不同再生混凝土取代率与CFRP布层数高强方钢管再生混凝土柱轴压性能

通过轴压试验和有限元数值模拟试验研究了在轴向荷载作用下,再生混凝土取代率、CFRP布层数对CFRP约束高强方钢管再生混凝土柱轴压性能的影响.结果表明:试件的峰值承载力和初始刚度会随着CFRP布层数的增加而提高,试件的延性则会随着CFRP布层数的增加而下降,且增加CFRP布层数可使试件中部环向变形的发展延后,进而可有效提升其轴压性能;提高再生混凝土取代率会降低试件的峰值承载力、初始刚度及延性,但其破坏形态与无取代试件类似.研究结果可为类似组合柱轴压性能的评价提供参考.

CFRP约束方钢管再生混凝土柱轴压性能研究

为了提高废弃混凝土的利用率,同时弥补再生混凝土导致的性能下降,提出了在传统的方钢管混凝土外包裹CFRP复合材料、同时采用再生粗骨料取代天然粗骨料的CFRP方钢管再生混凝土结构。为了分析该结构的受力与变形性能,进行了9根短柱、10根长柱的轴压试验。试验表明:CFRP可限制钢管与混凝土的变形,提高钢管再生混凝土柱的承载力。最后进行了承载力计算分析,在已有研究的基础上得到了该结构构件的承载力计算式,该计算式在本项目研究中已进行计算验证,结果吻合良好。

约束作用下箍筋锈蚀对再生混凝土抗压强度的影响研究

通过加速锈蚀箍筋约束再生混凝土试件的单轴受压试验,研究了配箍形式、箍筋锈蚀率等因素对抗压强度和破坏形态的影响。并结合再生混凝土的极限强度面和破坏准则,建立了锈蚀箍筋约束再生混凝土的抗压强度模型,验证了模型的有效性。结果表明:随着箍筋锈蚀率的增加,试件的抗压强度减小;当配箍形式相同时,箍筋间距越大,箍筋锈蚀率对抗压强度的影响越显著;当箍筋间距相同时,箍筋锈蚀率对配置方形箍试件的抗压强度影响程度比配置棱形箍试件的影响大;在锈蚀箍筋试件的轴压破坏位置处,箍筋是否发生断裂与配箍形式和箍筋锈蚀率有关;所建立的锈蚀箍筋约束再生混凝土的抗压强度模型考虑了配箍形式、箍筋间距、箍筋锈蚀率等重要因素的影响,适用于各种截面,经试验验证,具有良好的计算精度和适用性。

CFRP加固受损再生混凝土板的抗弯性能试验研究

为了探究CFRP加固受损再生混凝土板的抗弯性能,制作了4块再生混凝土板(再生粗骨料取代率为50%),考虑预损伤等级及加载循环次数对试件加固性能的影响。通过试验与数值模拟研究,分析了试件的破坏模式、荷载-位移曲线及承载能力,并对规范中的承载力计算公式进行了修正。结果表明:CFRP加固再生混凝土板的破坏模式为CFRP脱落;当预损伤等级<0.4P_(m)(极限承载力)时,加固后的试件承载力变化不大;当预损伤等级≥0.4P_(m)时,加固后的试件承载力随预损伤等级的提升而降低;当预损伤等级<0.9P_(m)时,加载循环次数对试件的承载力影响很小;当预损伤等级≥0.9P_(m)时,试件承载力随加载循环次数的增大而显著降低;试件承载力随着CFRP加固层数的增加而增大;修正后的承载力计算公式具有较高的计算精度。

CFRP约束型钢再生混凝土柱轴压性能及承载力计算研究

为研究碳纤维(CFRP)约束型钢再生混凝土柱的轴压性能,对11根CFRP约束型钢再生混凝土柱进行了轴压试验研究,分析了试件的破坏形态特征及再生粗骨料取代率、CFRP包裹层数、再生混凝土强度、配钢率和长细比等参数对试件轴压性能的影响。结果表明,CFRP可以有效的提高试件的承载力和延性,且提高效果随着CFRP约束层数的增加而增强;再生混凝土强度以及型钢配钢率对提高试件承载力是有利的,试件延性随着型钢配钢率的提高而提高,但随着再生混凝土强度的提高而降低;再生粗骨料取代率对试件轴压承载力影响较小,试件承载力最大降幅仅为6.4%;增加长细比对试件的轴压承载力是不利的,试件的侧向挠度明显增加。在此基础上,建立了CFRP约束型钢再生混凝土柱的轴压承载力计算公式,计算值与试验值吻合良好,可为其工程应用提供技术参考。

内置工字型CFRP型材高强圆钢管高强混凝土轴压短柱组合效应分析

目的 研究内置工字型CFRP型材的高强圆钢管高强混凝土短柱在轴心压力作用下三种材料的组合效应。方法 采用有限元分析软件ABAQUS对其进行数值模拟,通过相关试验验证模型的准确性,并对典型构件的破坏形态、受力全过程曲线进行分析,揭示构件各组成部分之间的相互作用和工作机理,评估CFRP配置率、钢材屈服强度、混凝土抗压强度、约束效应系数对组合效应的影响。结果 在高强圆钢管高强混凝土柱中内置CFRP型材,对构件的延性及安全裕度有显著提高,并改善了高强圆钢管对高强混凝土的约束,提高了构件的组合效应。结论 CFRP配置率控制在5.9%~8.4%,约束效应系数在1.2~1.4,钢材屈服强度不大于770 MPa时,构件中三种材料组合效应最佳。

箍筋约束含钨尾矿地聚物再生混凝土本构研究

通过28个箍筋约束含钨尾矿地聚物再生混凝土试件的轴心受压试验,研究尾矿取代率、再生粗骨料取代率和箍筋间距对受压应力-应变曲线的影响,并进行本构关系理论模型分析。结果表明:箍筋约束能明显提高含钨尾矿地聚物再生混凝土的强度和延性,箍筋间距的缩减能明显提高约束效果,当含20%~30%尾矿和含30%~50%再生粗骨料时试件性能较好,尾矿取代率对约束混凝土的影响要小于再生粗骨料取代率,峰值应力、应变理论值与试验值拟合较好,应力-应变本构关系模型曲线与试验曲线相接近。

CFRP圆钢管约束再生混凝土长柱轴压试验研究

为了研究CFRP钢管再生混凝土长柱的轴压性能,以再生粗骨料取代率、长细比、包裹CFRP布层数为变化参数设计了7个试件进行轴压试验,观察了试件的受力全过程和破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线,分析了再生粗骨料取代率、长细比、包裹CFRP布层数对CFRP钢管再生混凝土长柱承载性能的影响。

方形CFRP钢管约束再生混凝土轴压长柱试验研究

进行了7个方形CFRP钢管约束再生混凝土轴压长柱的静力试验,分析了长细比、再生粗骨料取代率、包裹CFRP布的层数对轴压性能的影响。试验结果表明,再生粗骨料取代率越高和试件长细比越大,试件极限承载力越小;包裹CFRP布的层数越多,试件极限承载力越大。

小口径CFRP-方截面钢管混凝土受弯性能研究

为研究小口径CFRP-方截面钢管混凝土的受弯性能,使用钢管外径分别为30、32、35 mm的3种试件(分别命名试件A、B和C)开展12组三点弯曲试验,观察试件的破坏形态并获得荷载-位移曲线。通过测得试件应变变化,对试验构件受弯性能进行分析。利用有限元软件ABAQUS对试件进行非线性有限元分析,并对钢管与水泥之间的黏结能力、水泥立方体试块抗压强度以及CFRP布厚度3组参数进行参数敏感性分析。研究结果表明:钢管内填充水泥与外缠CFRP布均可以提高试件的抗弯承载力最大值以及抗弯刚度;当钢管、水泥、CFRP布3种材料结合在一起时,提升效果最为明显,A、B、C这3种试件的抗弯承载力最大值分别提高了81.6%、93.3%和92.6%;钢管内是否填充水泥与试件的最终破坏形态有明显关联。有限元分析与试验所得荷载-位移曲线吻合较好,破坏模式一致。CFRP布厚度对抗弯承载力最大值以及梁的抗弯刚度有明显影响。

CFRP圆钢管约束再生混凝土轴压短柱试验研究

为了进一步在实际工程中推广应用再生混凝土,进行了七根CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱的轴压性能试验。分析了再生混凝土取代率、包裹方式对CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱的影响。试验结果表明:随着再生混凝土取代率的增加,CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱的承载力不断降低;全包裹的CFRP圆钢管约束再生混凝土短柱构件承载力明显高于三条带包裹。

BFRP管约束再生混凝土圆柱轴压试验

为研究玄武岩纤维复合材料(BFRP)对再生混凝土力学性能的提升作用,对BFRP管约束再生混凝土圆柱进行了轴压试验,分析了BFRP层数对圆柱轴压性能的影响。试验结果表明:BFRP管约束再生混凝土圆柱的失效模式表现为BFRP断裂引起的圆柱受压破坏,BFRP管约束可以显著提高再生混凝土圆柱的承载力和变形能力,轴压应力-应变曲线表现出明显的强化段。随着BFRP层数的增加,约束再生混凝土的轴压强度比未约束再生混凝土提高了78%~281%,极限轴压应变提高了6.16~18.10倍,均显著高于对应的未约束普通混凝土的轴压强度和极限轴压应变。结合试验数据,评估了典型纤维复合材料(FRP)约束混凝土圆柱轴压强度和极限轴压应变模型在BFRP约束再生混凝土中的适用性,发现所评估的典型模型不能精确地预测试件的轴压强度和极限轴压应变。

钢纤维再生混凝土梁受剪性能有限元分析

为研究钢纤维再生混凝土梁的受剪性能,采用Abaqus软件对再生混凝土梁进行非线性有限元分析,并与实验结果进行对比,验证模型的可靠性。通过改变剪跨比、配箍率、钢纤维体积率和CFRP加固方式等参数,研究单调加载与单向反复加载2种加载方式下再生混凝土梁的受剪性能变化规律。结果表明,试件单向反复加载下的抗剪承载力和变形能力较单调加载下均有所降低,梁的脆性特征更为显著;增大配箍率、提高钢纤维体积率或采用CFRP加固等措施,均可以有效提升梁的受剪性能,且对试件反复加载受剪性能的改善效果更好;剪跨比是钢纤维再生混凝土梁斜截面受剪性能的重要影响因素,试件的抗剪承载力随剪跨比的增大而减小,试件变形能力增强。

CFRP布加固再生混凝土柱复合受扭性能试验研究

为研究CFRP加固再生混凝土柱的复合受扭性能,以再生混凝土强度、CFRP粘贴方式和箍筋间距为研究参数,设计并制作了4根CFRP加固再生混凝土柱,通过压弯剪扭复合受力状态下的单调加载试验,研究其破坏形态、扭矩-扭率曲线特征、延性系数,并进行了损伤演变分析。结果表明:在达到极限承载力后,CFRP布被拉断、混凝土压溃,试件破坏;采用纵贴+横贴粘贴方式加固可以更显著提升试件的复合受扭性能;提高再生混凝土强度等级可较大幅度提升试件的极限扭矩;减小箍筋间距可提高开裂扭矩和极限扭矩;粘贴方式为纵贴+横贴试件的扭转延性系数相比仅纵贴试件大幅提高;提高再生混凝土强度等级和减小箍筋间距可有效减小损伤程度,CFRP粘贴方式为纵贴+横贴的试件比仅纵贴试件的损伤程度更小。

CFRP-钢管再生混凝土加固RC短柱轴压性能试验及有限元模拟

目的 研究碳纤维复合材料-钢管再生混凝土加固钢筋混凝土短柱的轴压性能。方法 对7根复合加固短柱以及1根未加固短柱进行轴压试验;利用有限元软件ABAQUS构建合理的模型,基于试验结果对数值模型进行验证;通过改变相应参数研究钢管厚度、钢管屈服强度和再生混凝土强度等级对复合加固短柱的影响程度,选出并修正适用于该构件的承载力计算方法。结果 复合加固作用下短柱的承载力约为原短柱的4倍,其易损部位主要发生在柱中及柱两端,增加钢管厚度,提高钢管屈服强度,提升再生混凝土强度等级均可提高短柱的极限承载力。结论 该加固方式能显著提高柱子承载力,试验值和有限元模拟值比较吻合,修正的承载力公式可以为此类构件的设计提供理论依据。

钢管约束钢筋再生混凝土受压力学性能研究

随着城市建设和人民生活水平的不断提高,对于再生资源的需求也越来越大。而随之而来的问题是,许多原材料的产量难以满足需求,因此重复利用废弃物成为了一种有效的途径[1]。钢管约束钢筋再生混凝土作为一种代表性的再生材料,在工程应用中具有广泛的推广前景[2]。基于此,本研究采用实验室试验的方式,对钢管约束钢筋再生混凝土的受压性能进行了研究,并探讨了其应力-应变关系、破坏模式及变形特征等方面的内容,为该材料在工程中的应用提供参考和支持。

FRP约束再生骨料混凝土抗压强度及极限应变计算模型对比研究

本文建立了318个复材(FRP)约束再生骨料混凝土(RAC)圆柱的试验数据库,通过该数据库对比研究了三个代表性计算模型(Lim模型、Xiao模型及Wei模型)对FRP约束再生骨料混凝土抗压强度和极限应变的预测精度。研究表明,三个计算模型对抗压强度的预测精度均高于对极限应变的预测精度。其中:Lim模型对抗压强度的预测具有最好的精度,平均绝对误差AAE仅为9.4%,预测值与试验值比值的平均值Mean为100.8%;Wei模型对抗压强度的预测值要小于试验值(Mean=78.9%),且与试验值相比误差较大(AAE=21.2%);而Xiao模型对抗压强度的预测精度介于Lim模型和Wei模型之间(AAE=12.8%、Mean=109.8%)。三个计算模型在预测极限应变时,Lim模型的精度最高(AAE=21.1%,Mean=95.5%),Wei模型总体上低估了复材约束RAC的极限应变(AAE=28.5%,Mean=78.1%),而Xiao模型对极限应变的预测值要高于试验值(AAE=40.1%,Mean=125.9%)。从总体上看,在三个计算模型中,Lim模型在预测抗压强度和极限应变时都具有最好的精度,故推荐采用Lim模型来预测FRP约束再生骨料混凝土极限状态。

钢管约束再生混凝土的受力机理及强度计算

为揭示钢管约束再生混凝土的受力机理,设计33个钢管再生混凝土试件进行轴心受压加载试验,其中圆钢管试件22个、方钢管试件11个。试验考虑再生粗骨料取代率、截面形式和套箍指标3个变化参数。试验观察试件的受力破坏全过程,获取荷载-位移曲线、峰值应力等重要参数。研究结果表明:圆钢管再生混凝土试件的破坏形态表现为腰鼓状斜剪压破坏,而方钢管再生混凝土则呈现斜压破坏;试件受力破坏全过程曲线均经历峰值点、下降段、再次上升段等历程,各试件的峰值应力和峰值应变与普通再生混凝土相比有明显提高,且圆钢管试件较方钢管提高更为显著。取代率对钢管再生混凝土的破坏机理有影响但不明显。基于试验实测数据,分别采用全过程分析法和极限分析法对钢管约束再生混凝土的极限承载力进行理论分析,并提出应力-应变全过程曲线的数学表达式和极限强度计算公式,理论计算结果与试验实测结果吻合良好,研究结果可供钢管约束再生混凝土的科学研究和工程应用参考。

CFRP约束高强混凝土方柱应力-应变关系分析模型

目的研究CFRP(碳纤维增强塑料)约束高强混凝土构件的性能及基本受力特点,建立其应力-应变关系模型.方法通过不同加固形式的9组试件,对碳纤维布约束高强混凝土方柱的应力-应变关系进行了试验研究,考虑了碳纤维布用量、粘贴方式、纤维布条带间距等因素对约束效果的影响.结果给出了碳纤维布约束高强混凝土方柱峰值应力和峰值应变的计算公式及其应力-应变关系模型.结论不论是纤维布条带包裹,还是纤维布完全包裹的试件,加固后高强混凝土柱体的抗压强度都有一定的提高;其中纤维布用量增大时,抗压强度增强;全包试件比条带式包裹承载力增强效果显著.加固后试件的应力-应变曲线的下降段趋于平缓,延性有所提高,但破坏时仍具有较大的脆性.

长期轴压下有初应力的CFRP约束混凝土柱应力-应变关系分析

为了研究有初应力的CFRP约束混凝土柱在长期荷载作用下的应力-应变关系,对有不同初应力的12个CFRP约束混凝土柱进行了三种模式的长期荷载试验,观测了初应力和长期荷载对CFRP约束柱的长期变形、峰值点应力、应变及应力-应变曲线特征的影响。试验结果表明,在长期荷载作用下,包裹CFRP后的构件比未包裹的长期变形小,并随初应力水平的提高,构件的长期变形增大;长期荷载对峰值点应力、应变的影响随初应力水平的提高而增大,在初应力水平较高时有减小的趋势;与短期荷载相比,长期荷载作用后的应力-应变曲线特征没有发生明显变化。在此基础上,选取ACI 209-92模型和Findley模型分别作为混凝土和CFRP的徐变模型,提出了CFRP约束混凝土柱长期变形的计算方法,并针对三种加载模式,分别建立了长期荷载下CFRP约束混凝土柱的应力-应变关系计算模型,结果表明模型的计算曲线与试验曲线吻合较好。