轴压作用下CFRP约束钢管-活性粉末混凝土短柱承载力计算模型

通过碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)约束钢管-活性粉末混凝土(CFRP约束钢管-RPC)和钢管-RPC轴压短柱破坏过程的异同比较,探讨了CFRP套箍系数和钢管套箍系数对CFRP约束钢管-RPC和钢管-RPC的影响及内在联系,为CFRP约束钢管-RPC短柱承载力的理论分析奠定了基础。基于双剪强度理论,提出了简易的计算模型,基于叠加理论,通过分析核心RPC、钢管和CFRP的应力-应变方程,推导得出了CFRP约束钢管-RPC轴压短柱的理论计算模型,将两类计算模型结果分别与试验实测值相比较,验证了理论式的可取性。

CFRP-钢管-CFRP复合钢管约束海砂混凝土短柱轴压试验

以钢管壁厚、钢管屈服强度、碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)层数和位置、混凝土强度等为研究参数,进行19根CFRP-钢管-CFRP复合钢管约束海砂混凝土短柱的轴压试验,分析试件破坏模式、荷载-应变曲线、结构承载力等,并讨论现有算法对承载力计算的适用性.研究结果表明:内外壁CFRP与钢管的组合对核心混凝土有良好的复合约束作用,可大幅提高结构承载力;钢管内外壁张贴CFRP后,其结构破坏模式由剪切破坏变为腰鼓破坏;钢管最先开始屈服,CFRP层数决定纤维布的断裂宽度和分布;荷载-应变曲线在强化阶段呈明显线性上升特性,二次刚度由CFRP层数决定;与外壁张贴CFRP试件相比,内壁张贴CFRP试件的结构承载力更大.

CFRP约束圆中空夹层钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

对圆中空夹层钢管混凝土(CFDST)短柱和CFRP约束CFDST(CFRP-CFDST)短柱进行了轴压试验,研究混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响,得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载—位移曲线及荷载—应变曲线。试验结果表明:与CFDST试件相比,CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高,且贴布层数越多,钢管混凝土短柱的极限承载力越高。给出了避免内钢管先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算式,并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算式,该计算式计算结果与试验结果吻合较好。

装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能

为研究装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能,对1个足尺轻钢框架结构试件和3个足尺轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构试件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验及理论分析,试件变量包括:2种装配构造,即内嵌式装配墙板、外贴式装配墙板;2种轻钢骨架轻混凝土墙板,即框架式轻钢骨架轻混凝土墙板、桁架式轻钢骨架轻混凝土墙板。研究了各试件的破坏特征和损伤演化过程,分析了结构滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能性能和应变。结果表明:装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构共同工作性能良好,其水平承载力相比轻钢框架提高了204.7%~210.4%,抗侧刚度提高了257.3%~512.5%,结构变形及耗能能力有显著提高;内嵌墙板的自攻钉连接构造以及外贴墙板的螺栓连接构造传力性能可靠,结构具备2道抗震防线的受力特征;基于简化塑性分析模型以及拉压杆软化桁架模型,对试件承载力进行了计算,计算结果与试验符合较好。

圆截面CFRP-钢管混凝土柱的偏压试验

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土偏压柱的静力性能,分析长径比和偏心率对该类构件极限承载力的影响.方法对12根圆截面CFRP-钢管混凝土偏压柱开展静力试验并对实验结果进行理论分析.结果得到圆CFRP-钢管混凝土偏压柱的荷载-柱中挠度关系曲线,该曲线可以划分为以下几个阶段:弹性阶段,弹塑性阶段,塑性阶段和下降段.结论CFRP-钢管混凝土偏压柱的延性性能要好于FRP筒内填混凝土偏压柱.在其他参数相同的条件下,随着偏心率的增加,试件极限承载力降低,随着长径比的增加,试件极限承载力降低.

CFRP-钢管混凝土轴压构件试验研究

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土轴压构件的静力性能,分析长径比和弯曲增强系数对该类构件极限承载力和承载力提高率的影响.方法对12根构件开展静力试验并对试验结果进行分析.结果对于长径比较大的试件,纵向受拉区柱中截面纵向CFRP先于纵向受压区柱中截面环向CFRP断裂;对于长径比较小的试件,纵向受压区柱中截面环向CFRP先于纵向受拉区柱中截面纵向CFRP断裂.试件的载荷-柱中挠度曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段和下降段;笔者研究对象的延性优于FRP筒内填混凝土轴压构件.结论在长径比相同的条件下,随着弯曲增强系数的增加,极限承载力提高;在弯曲增强系数相同的条件下,随着长径比的增加,极限承载力降低.在长径比相同的条件下,承载力提高率近似随着弯曲增强系数的增加而线性提高;在弯曲增强系数相同的条件下,纵向CFRP对于较大长径比试件的极限承载力提高效果比较显著.

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱承载力计算初探

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的承载力.方法进行了12根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱和6根普通方钢管高强混凝土轴压短柱的试验研究和理论分析,探讨了与试件的含钢率及CFRP圆管与方钢管的相对配置率之间的关系以及它们对承载力的影响.结果承载力随着含钢率及CFRP圆管与方钢管的相对配置率的增大而提高,回归得到了内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的承载力计算初探公式.结论承载力计算公式的理论计算结果与试验结果吻合良好,证明了提出的计算公式的正确性.

CFRP增强圆钢管混凝土受弯构件试验

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土受弯构件的静力性能,分析荷载-跨中挠度曲线特性以及纵向CFRP层数对该类构件极限承载力的影响.方法对8根圆截面CFRP-钢管混凝土受弯构件以及用于对比的2根圆截面钢管混凝土受弯构件开展静力试验并分析试验结果.结果对于仅缠绕1层环向CFRP的圆CFRP-钢管混凝土受弯试件,其荷载-跨中挠度曲线类似于对应的圆钢管混凝土受弯构件的曲线;对于包裹纵向CFRP的构件,其荷载-跨中挠度曲线可以划分为以下几个阶段:弹性阶段,弹塑性阶段和下降段.结论在本文试件参数范围内,仅环向缠绕1层CFRP对圆钢管混凝土受弯构件的承载力并无显著影响;圆CFRP-钢管混凝土受弯构件的延性性能要好于圆截面FRP筒内填混凝土受弯构件.

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土长柱轴压性能试验

为了研究内置碳纤维复合材料(CFRP)圆管的方钢管高强混凝土长柱的力学性能,对4根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱进行了承载力对比试验研究,绘制了荷载-变形曲线,并对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压长柱的力学性能进行了全过程分析。结果表明:在含钢率相同的条件下,随着长宽比的增大,相同CFRP层数的方钢管高强混凝土柱承载力有所降低;随着CFRP层数的增加,在长宽比相同的情况下,方钢管高强混凝土柱承载力有显著提高;对核心混凝土的约束效应增加,延缓了构件的屈服时间;CFRP层数对试件的承载力影响更为显著。

CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱的轴压力学性能

对8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土(C-C/STCSRC)短柱和4根CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土(C-CTSRC)短柱进行了轴压试验,分析了CFRP约束效应系数、钢管截面形式以及钢管受力性能对CFRP-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土(C-C/STCSRC)轴压短柱力学性能的影响。结果表明:CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土(C-CTCSRC)轴压短柱的极限承载力提高率随着约束效应系数的增加呈指数形式增长;在柱核心混凝土截面面积相同时,CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土(C-CTCSRC)轴压短柱的极限承载力比CFRP-方钢复合管约束型钢高强混凝土(C-STCSRC)轴压短柱的极限承载力高50%以上;在弹性工作阶段,CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土(C-CTSRC)柱的弹性模量高于CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土(C-CTCSRC)柱的弹性模量;CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土(C-CTCSRC)柱的极限承载力高于CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土柱的极限承载力;CFRP与钢管黏结良好时,CFRP与钢管能够协同工作。

800MPa高强钢T形截面轴压构件极限承载力有限元分析

针对800MPa高强钢T形截面轴压构件失稳问题,基于ABAQUS软件建立有限元计算模型,分析残余应力、几何初始缺陷、翼缘宽厚比、腹板高厚比和构件长细比对构件极限承载力的影响,建立正则化长细比与整体稳定系数关系曲线,并将高强钢T形截面轴压构件极限承载力的模拟结果与GB50017—2017系列设计规范进行比较分析。结果表明:建立的有限元模型能够准确模拟试验构件的屈曲行为,残余应力峰值对短柱承载力影响较小,对大长细比构件的承载力影响较大;试件初弯曲和板件翘曲对小长细比构件极限承载力影响较大,随构件长细比增加,构件极限承载力随着翼缘宽厚比变化表现为敏感度降低,腹板的高厚比变化规律与之类似。计算得到的稳定系数与GB50017—2017中b类柱子曲线吻合较好,建议采用b类柱子曲线计算800MPa高强钢焊接T形截面轴压构件的极限承载力。

长径比对CFRP—钢管混凝土轴压柱承载力的影响

对16个圆CFRP(碳纤维增强塑料)钢管混凝土轴压柱和8个普通圆钢管混凝土轴压柱进行了极限承载力的试验研究。根据试验结果,分析了CFRP对钢管混凝土轴压柱的增强效果以及构件长径比对极限承载力的影响。应用计入CFRP影响的钢管混凝土柱压曲极限承载力的近似理论公式,计算出不同长径比的轴压构件的压曲破坏临界荷载,并分析了弹性失稳和塑性失稳的长径比界限值。通过将理论计算结果与试验数据比较,得出了近似公式的应用范围。研究表明,柱体的长径比对CFRP钢管混凝土结构的承载力影响显著;CFRP的存在对提高轴压极限承载力起到了重要作用,而对弹性与塑性失稳的界限长径比值无显著影响。

CFRP钢管混凝土长柱承载力的研究

通过对CFRP钢管混凝土和钢管混凝土两种构件轴压短柱的研究与比较,分析了CFRP钢管混凝土新型构件与钢管混凝土构件的差别与联系,为CFRP钢管混凝土长柱承载力计算打下基础;并对CFRP钢管混凝土长柱进行了试验研究,探讨CFRP钢管混凝土轴压长柱的受力性能以及CFRP对钢管混凝土轴压长柱承载力的提高效果,分析了长细比对CFRP钢管混凝土轴压柱承载力的影响;基于短柱极限平衡法的承载力设计相关公式从理论上推导出CFRP钢管混凝土轴压长柱稳定承载力公式,并与试验结果相比较,验证了理论公式的正确性。

圆CFRP-钢复合管内填砼构件的受弯性能研究

对16根圆CFRP-钢复合管内填砼受弯构件以及4根圆钢管砼受弯构件开展静力试验并分析实验结果。对于未包裹纵向 CFRP的试件,其荷载-跨中挠度曲线类似于对应的圆钢管砼构件的曲线;对于包裹纵向CFRP的构件,其荷载-跨中挠度曲线可以划分为以下几个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。圆CFRP-钢复合管内填砼受弯构件的延性要好于圆FRP筒内填混凝土受弯构件。对于具有相同钢管约束效应系数的试件,承载力提高率随着纵向CFRP层数的增大而增大。从加载之初直到最大承载力,钢管和CFRP筒在环向和纵向都可以协同工作。纵向受压最大点的环向拉应变最大,纵向受拉最大点的环向压应变最大, 纵向受拉最大点的钢管对核心砼没有套箍作用。从加载之初直到大约0．8倍的极限承载力,试件纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定。纵向CFRP可以显著提高试件的刚度。

CFRP-钢管混凝土核心柱的力学性能

在统一强度理论的基础上,分析CFRP-钢管混凝土核心柱的工作机理,提出极限承载力计算时的基本假定,推导了CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力公式.将计算结果与文献试验结果进行比较,验证了理论公式的正确性,并分析总套箍指标对承载力和承载力提高幅度的影响.该结果为CFRP-钢管混凝土核心轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据,对实际工程设计有一定的参考价值.

内置CFRP圆管的方钢管混凝土中长柱偏压试验

通过对10根内置碳纤维复合材料(CFRP)圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱的承载力进行对比试验,分析了CFRP含量、偏心距和长细比等参数对试件性能的影响。结果表明:在长细比相同的条件下,随着偏心距的增大,相同CFRP含量的方钢管高强混凝土柱承载力降低;在长细比和偏心距相同的情况下,随着CFRP含量的增加,方钢管高强混凝土柱承载力有显著提高,对核心混凝土约束效应增加,增强了构件的延性;随着长细比的增大,相同CFRP含量和相同偏心距的方钢管高强混凝土柱承载力降低。试验结果为进一步分析和推导承载力公式打下了基础。

CFRP-方钢管混凝土轴压短柱承载力分析

采用统一强度理论对CFRP-方钢管混凝土轴压短柱进行受力分析,并引入等效应力系数、混凝土强度折减系数和等效约束折减系数,将CFRP-方钢管混凝土转化为CFRP-圆钢管混凝土,进而建立了CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式。将所得理论公式的计算结果与文献资料数据进行对比,验证了该公式的正确性,并进行了影响因素分析。结果表明:随材料拉压比、统一强度理论参数和CFRP厚度的增加,CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力不断增大,但CFRP的约束效率却随其厚度的增加在减小;所得结论可为CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的设计、施工及推广提供一定的理论依据。

CFRP布约束H型钢部分外包混凝土柱的试验与设计方法研究

提出H型钢部分外包混凝土柱(PEC柱)结构,通过对18根PEC柱试件的轴心和偏心受压试验,研究了不同的碳纤维布粘贴层数、不同的碳纤维布粘贴间距、不同的偏心距分别对PEC柱的承载能力和破坏模式的影响。研究发现:粘贴碳纤维布的PEC柱承载力大于不粘贴碳纤维布的PEC柱;相同碳纤维布粘贴间距时,粘贴两层布比单层布的PEC柱承载力有所提高;碳纤维布粘贴间距越小,PEC柱的极限承载力越大;所有试件柱的极限承载力随偏心距的增大而降低。基于试验数据,提出承载力计算公式。

基于灰关联熵理论的CFRP-钢管混凝土构件轴压承载力影响因素分析

针对CFRP-钢管混凝土结构构件轴心受压承载力评价问题,给出了灰关联熵理论的应用步骤,并基于灰关联熵理论,分析了钢管厚度、钢管屈服强度、核心混凝土截面面积以及CFRP厚度等因子对CFRP-钢管混凝土结构构件轴心受压承载力影响的主次关系和影响程度。研究结果表明:灰关联熵理论是一种简单实用的分析方法,可以有效地应用于组合结构的承载力评价;在选取的各影响因子中,核心混凝土的截面积与构件的极限承载力的灰关联熵值最大。研究结果可以为CFRP-钢管混凝土结构构件的理论研究和实践应用提供参考。

圆CFRP-钢管混凝土构件的受弯性能

目的初步了解圆截面CFRP-钢管混凝土受弯构件的静力性能,为进一步的研究奠定基础.方法在8根圆CFRP-钢管混凝土受弯构件静力试验的基础上,分析钢管和CFRP筒的环向和纵向的协同工作,环向应变分布规律,屈服荷载时纵向应变比较,平截面假定,挠度以及纵向CFRP层数对承载力提高率的影响等问题.结果从加载之初直到最大承载力,钢管和CFRP筒的环向应变基本一致,纵向应变也基本一致,表明两种材料在环向和纵向都可以协同工作;纵向受压最大点的环向拉应变最大,纵向受拉最大点的环向压应变最大,其余点的环向应变介于二者之间;对于同一系列的试件,同一荷载下钢管的纵向应变随着纵向CFRP层数的增大而减小,但试件达到屈服荷载时的应变值却十分接近.结论从加载之初直到大约0.7倍的极限承载力,钢管纵向应变沿截面高度的分布符合平截面假定;在同一荷载下,挠度随着纵向CFRP层数的增大而减小,纵向CFRP可以显著提高试件的刚度;对于同一系列的试件,承载力提高率随着纵向CFRP层数的增大而增大.