Experimental investigation of axially loaded steel fiber reinforced high strength concrete-filled steel tube columns

An experimental study on the compressive behavior of steel fiber reinforced concrete-filled steel tube columns is presented. Specimens were tested to investigate the effects of the concrete strength, the thickness of steel tube and the steel fiber volume fraction on the ultimate strength and the ductility. The experimental results indicate that the addition of steel fibers in concrete can significantly improve the ductility and the energy dissipation capacity of the concrete-filled steel tube columns and delay the local buckling of the steel tube, but has no obvious effect on the failure mode. It has also been found that the addition of steel fibers is a more effective method than using thicker steel tube in enhancing the ductility, and more advantageous in the case of higher strength concrete. An analytical model to estimate the load capacity is proposed for steel tube columns filled with both plain concrete and steel fiber reinforced concrete. The predicted results are in good agreement with the experimental ones obtained in this work and literatures.

Axial Bearing Capacity of Short FRP Confined Concrete-filled Steel Tubular Columns

The bearing capacity of FRP confined concrete-filled steel tubular （FRP-CFST） columns under axial compression was investigated. This new type of composite column is a concrete-filled steel tube （CFST） confined with fiber-reinforced polymer （FRP） wraps. Totally 11 short column specimens were tested to failure under axial compression. The influences of the type and quantity of FRP, the thickness of steel tube and the concrete strength were studied. It was found that the bearing capacity of short FRP-CFST column was much higher than that of comparable CFST column. Furthermore, the formulas for calculating the bearing capacity of the FRP-CFST columns are proposed. The analytical calculated results agree well with the experimental results.

Mechanical behavior of concrete filled glass fiber reinforced polymer-steel tube under cyclic loading

The mechanical behavior of concrete-filled glass fiber reinforced polymer(GFRP)-steel tube structures under combined seismic loading is investigated in this study. Four same-sized specimens with different GFRP layout modes were tested by a quasi-static test system. Finite element analysis(FEA) was also undertaken and the results were presented. Results of the numerical simulation compared well with those from experimental tests. Parametric analysis was conducted by using the FE models to evaluate the effects of GFRP thickness, axial compression rate, and cross sectional steel ratio. The experimental and numerical results show that the technique of GFRP strengthening is effective in improving the seismic performance of traditional concrete-filled steel tubes, with variations related to different GFRP layout modes.

钢管AR玻璃纤维混凝土柱受压力学性能试验研究

为了进一步探索纤维材料的选择和纤维掺入量配比的合理性和实用性,以及钢管和AR玻璃纤维混凝土组合而成的结构的基本力学性能,进行了4根普通钢管混凝土柱和12根钢管AR玻璃纤维混凝土柱轴心受压试验,得到了各AR玻璃纤维掺入量体积率下试件的极限荷载强度,并选取其中具有代表性的1根普通混凝土柱和4根钢管AR玻璃纤维混凝土柱进行受力机理分析。研究表明:适量的AR玻璃纤维与核心混凝土相结合,对核心混凝土自身的强度和弹性模量具有良好的影响作用,在钢管AR玻璃纤维混凝土柱的配制中,AR玻璃纤维掺入量最优体积率约在1. 8%～2. 8%,此试验研究结果对一般钢管AR玻璃纤维混凝土结构实际工程的应用实施具有一定的借鉴意义。

纤维品种和掺量对混凝土性能的影响

纤维混凝土是用纤维来增强或改善混凝土某些性能的复合材料.纤维的掺入,对混凝土产生增强、增韧、阻裂等效应,从而增加了混凝土的强度和抗冲击、抗疲劳等性能,改变了混凝土脆性易开裂的破坏形态,在疲劳、冻融等因素作用下,提高了混凝土的耐久性,延长了混凝土的使用寿命.研究了耐碱玻璃纤维、钢纤维和聚丙烯纤维的掺量对抗渗抗裂混凝土拌合物性能及物理力学性能的影响,分别得出各种纤维在混凝土中的最佳掺量,并总结了各自的特点.

内置钢骨GFRP管混凝土中长柱偏压承载力分析

为了提出内置钢骨玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)管混凝土中长柱的偏压承载力计算方法,文章通过对7根内置钢骨GFRP管混凝土中长柱进行偏压试验,分析了长细比、偏心距、混凝土强度对组合柱偏压性能的影响,建立了考虑偏心距影响的承载力折减系数计算公式。利用ABAQUS有限元分析软件,对组合柱轴压性能进行数值模拟,在验证有限元分析结果正确的基础上,确定了短柱与中长柱长细比的界限值以及组合柱弹性失稳长细比的界限值,推导了考虑长细比影响的承载力折减系数计算公式,建立了组合柱偏压承载力实用计算公式,并将理论值与试验值进行了对比。结果表明,组合柱的偏压承载力随着长细比和偏心距的增大而减小,建立的偏压承载力计算公式理论值与试验值吻合良好。

城际铁路暗挖隧道下穿高压输电钢管杆施工技术研究

长株潭城际铁路湘江隧道滨江新城—市政府区间下穿110 kV高压输电钢管杆,地层软硬不均,施工风险高。本文针对工程具体条件,提出了地层超前帷幕注浆加固和掌子面玻璃纤维锚杆预加固措施,采用液压破碎锤开挖方式,通过施工过程的有效控制,将隧道施工引起的地表沉降和高压输电钢管杆沉降与倾斜控制在容许范围内,施工效果良好,可为类似下穿高敏感结构物施工提供参考。

GFRP增强圆钢管在低速冲击荷载作用下的应变率效应

讨论了玻璃纤维/环氧树脂复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP)增强 Q235圆钢管在低速冲击荷载作用下的应变率效应。通过轴压试验和轴向低速冲击试验获得了试件在准静态和低速冲击状态下的力学响应(轴向荷载及轴向位移),为后续仿真工作提供了依据。编写了可以考虑初始失效、损伤演化及应变率效应的 GFRP材料子程序(VUMAT),并基于ABAQUS 对构件的轴压及轴向冲击过程进行了仿真再现。通过仿真将不考虑应变率效应、只考虑钢管应变率效应、只考虑 GFRP 应变率效应、考虑钢管及 GFRP 应变率效应 4 种情况下的结果进行了对比分析。

玻璃钢电缆保护管在港区堆场的应用

针对玻璃钢电缆管具有轻质高强、耐腐蚀、寿命长、施工方便、工程造价低、综合效益好的特点,介绍玻璃钢电缆保护管的概况。介绍了玻璃钢电缆保护管的技术规格和安装方法。将玻璃钢电缆保护管和镀锌钢管性能进行对比。实践证明:玻璃钢电缆保护管由于其优良性能,在港区堆场应用中有着广阔的发展前景。

GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压性能及承载力计算

通过对11根玻璃纤维(GFRP)管型钢再生混凝土组合柱的静力加载试验以研究其轴压性能,主要考虑再生粗骨料取代率、配钢率和长细比、再生混凝土强度等级等设计参数,重点分析试件破坏过程及形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线和承载力等。结果表明:各试件试验过程及破坏形态相似,型钢先发生屈服,随后内部再生混凝土被压碎,最后外部GFRP管纤维撕裂破坏;试件轴压承载力随着取代率和长细比的增大而逐渐减小,其最大降幅分别为10.8%和9.5%;提高配钢率和再生混凝土强度对组合柱的轴压承载力是有利的,其最大增幅分别为14.1%和6.1%。在GFRP管的约束作用下,内部型钢再生混凝土处于三向受压状态,组合柱的承载力得到了显著提高。在此基础上,采用叠加原理并考虑再生粗骨料取代率及长细比的不利影响,提出GFRP管型钢再生混凝土组合柱的轴压承载力计算公式,计算值与试验吻合较好。

玻璃纤维增强材料管劲性钢筋混凝土组合柱轴心受压试验研究

对8根组合柱进行试验,研究玻璃纤维增强材料(GFRP)管劲性钢筋混凝土组合柱的轴心受压性能。研究结果表明:荷载作用初期,GFRP管、混凝土及型钢单独受力,当荷载达到极限荷载60%左右时,GFRP管的纤维表面出现白纹,当荷载达到极限荷载的70%左右时,GFRP管对混凝土的套箍作用明显增加,当荷载达到极限荷载80%左右时,GFRP管出现频繁的响声,试件的破坏开始于GFRP管破裂、钢材屈服、混凝土压碎。编制组合柱的非线性分析程序,模拟计算结果与试验结果吻合良好。组合柱的承载力随着GFRP管壁厚度的增加、混凝土强度等级的提高及含钢率的增加而提高。

玻璃纤维增强树脂复合材料管-钢筋/混凝土空心构件抗弯性能

为研究玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)管-钢筋/混凝土空心构件的抗弯性能,编制了受弯构件的非线性分析程序,系统地分析了空心率、配筋率、GFRP管管壁厚度及混凝土强度等级等主要参数对其抗弯性能的影响,并通过试验对所编制的程序进行验证,最后建立适用于GFRP管-钢筋/混凝土空心构件的抗弯承载力计算公式。结果表明:利用编制的受弯构件非线性分析程序与建立的抗弯承载力公式,计算结果与试验结果均吻合较好,抗弯承载力随空心率的减小、配筋率的提高、GFRP管管壁厚度的增加及混凝土强度的增大而增加,空心率对构件抗弯承载力影响最大,其次是配筋率和GFRP管管壁厚度,最后是混凝土强度等级,空心部分半径比在0.25~0.5为宜,可以适当提高配筋率、GFRP管管壁厚度或混凝土强度等级来弥补该空心构件抗弯承载力,研究结论可为该结构在实际应用中提供参考依据。

玻璃纤维增强聚合物复合材料约束壁式钢管混凝土短柱轴压性能试验

为研究玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)约束壁式钢管混凝土矩形短柱的轴压力学性能,对1组无GFRP约束试件和2组GFRP约束试件进行静力轴压试验;根据试验结果提出壁式柱的强弱约束模型,并基于双剪统一强度理论建立GFRP约束壁式钢管混凝土柱的轴压承载力计算公式;最后建立有限元模型,将计算结果与试验对比,并进行参数化分析,研究钢材屈服强度和混凝土强度对新型壁式钢管混凝土柱轴压性能的影响。结果表明:壁式钢管混凝土柱最终因柱中混凝土压碎、钢管屈曲、试件变形过大而失效;钢材在试件第二线性段起点处开始屈服,钢材强度得到充分发挥,GFRP能有效提高构件峰值承载力,但延性有所下降;理论公式计算结果与试验值吻合较好;混凝土强度及钢材屈服强度均能有效提高承载能力,且钢材屈服强度对承载力的影响明显大于混凝土强度的影响。