GFRP管混凝土组合长柱的轴心受压特性研究

GFRP管混凝土组合柱因其经济性和耐久性可适应较恶劣的环境,但目前对GFRP管混凝土组合长柱的研究较少。通过对这种组合长柱试件进行轴心受压试验与有限元数值分析,揭示不同组合形式对其受力性能的影响。结果表明,GFRP管的约束会明显提高组合长柱试件的极限承载能力,且随长细比的增大,承载力的提高幅度下降;GFRP管的纤维缠绕角度也会对组合长柱试件的轴向承载能力和变形刚度产生影响。

GFRP管混凝土组合长柱的抗震性能研究

GFRP管混凝土组合长柱因其经济性和耐久性良好,与其相关的研究与应用日渐广泛,但对GFRP管混凝土组合长柱的研究较少。通过对此种构件进行低周往复荷载作用下荷载变形特性的试验研究与有限元数值分析,揭示不同组合形式的GFRP混凝土组合长柱的抗震性能,研究结果表明：GFRP管的约束会显著增加组合长柱的极限变形能力和极限承载能力,且随长细比的增大,这种增强作用随之下降;GFRP管的缠绕方式也会对长柱的轴向承载能力和变形刚度产生影响。

GFRP管-石粉地聚物混凝土-钢管组合短柱轴压性能研究

玻璃钢纤维增强复合材料管-石粉地聚物混凝土-钢管组合柱(DSTC-GC)是一种将废弃大理石粉地聚物混凝土代替普通混凝土而得到的一种新型组合柱。以玻璃钢纤维增强复合材料(GFRP)及钢管的外直径与管厚、混凝土类型、截面空心率等为参数共设计制作了11根试件并开展了轴压性能研究。结果表明:DSTC-GC试件出现三种典型破坏形态,试件曲线呈典型的双线性强化,较普通混凝土DSTC试件发现荷载-钢管应变曲线出现平缓屈服台阶。GFRP及钢管对试件力学性能及变形影响显著,合理的空心率有利于提高DSTC-GC试件材料的使用效率及延性。废弃石粉在DSTC-GC试件中的掺量为50%(质量分数)时试件的轴压性能较好,而普通混凝土DSTC试件轴压性能优于DSTC-GC。基于试验结果,建立了f_(cc)/f_(c0)、ε_(cc)/ε_(c0)及λ_(t)之间的函数关系,对比发现Gao等模型更适用DSTC-GC试件承载力计算。

不同加载模式下GFRP管混凝土组合柱的损伤实时监测

基于压电陶瓷主动传感技术,对GFRP管混凝土组合柱(concrete filled GFRP tube,CFGT)进行损伤监测.制作2组预埋压电智能骨料(smart aggregate,SA)的GFRP管约束混凝土短柱试件,分别进行单调和往复轴压试验,监测其损伤情况.加载过程中采集实时信号,采用小波包能量法和基于均方根偏差的损伤评判指标(damage indicator,DI)等进行损伤评估,发现小波包能量随着荷载的增大明显衰减,而损伤评判指标随着荷载的增大而增大,且在损伤达到一定程度时趋于平稳;组合柱底的小波包能量均大于柱顶的;柱底混凝土晚于柱顶破环;往复加载下的混凝土破坏先于单调加载下的.结果表明,该监测方法能有效识别组合柱在受力时的实时损伤程度,且监测信号的幅值、小波包能量、损伤评判指标均在损伤过程中表现出较好的敏感性.该方法可为该类组合柱在施工、使用过程中的实时损伤研究提供参考.

GFRP管-钢管混凝土组合柱的轴压力学性能研究

本文研究发现在GFRP管同样厚度条件下,组合柱的承载力及延性与直径正相关;GFRP管同样直径条件下,组合柱的承载力及延性与厚度正相关;GFRP管直径对组合柱轴压力学性能影响,与内管厚度关系显著。并提出适用本次试验分析的组合柱纤维模型,进行GFRP管-钢筋混凝土组合柱的变参数研究,随着管的径厚比的减小,组合柱的承载力与延性有显著提升,为类似研究提供理论参考。

GFRP管钢骨混凝土组合柱偏压承载力计算

为研究GFRP管钢骨混凝土组合柱的偏压性能,对5根GFRP管钢骨混凝土构件进行了偏压试验.采用纤维模型法编制了非线性分析程序,分别以混凝土强度、长细比、偏心距、配骨率等为主要参数,计算并得到相应的荷载与挠度关系曲线.计算分析表明:组合柱的承载力随着混凝土强度、配骨率的增加而增大,随着长细比、偏心率的增加而降低.基于对计算结果和试验结果的分析,给出了GFRP管钢骨混凝土组合柱的偏压承载力计算公式,并通过试验进行验证,结果表明,理论计算与试验结果吻合良好.

轴心受压下GFRP管-型钢-混凝土组合柱的尺寸效应

为研究尺寸效应对GSC组合柱力学性能的影响,对24根GSC组合柱试件进行轴心受压实验,通过荷载-应变曲线,分析尺寸效应对GSC组合柱轴心受压下力学性能的影响规律。结果表明:随着构件尺寸的增大,极限承载力和延性逐渐降低,且在构件尺寸较小时,削弱程度较高,尺寸较大时,削弱程度则相对比较低;提高混凝土强度等级,会使尺寸效应减弱。该研究为GSC组合柱的实际应用提供了依据。

钢管混凝土组合长柱低周往复抗震性能试验

为了研究钢管混凝土组合长柱的抗震性能,设计并制作了两个组合长柱试件,一个为空钢管组合柱,另一个在中柱灌有混凝土,对其进行低周反复荷载试验,试验过程中测取了试件的反力、水平位移、内力变化过程并观察试件受力的全过程与破坏形态,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化与耗能能力等。试验结果表明:两个试件的最终破坏均出现在上部单柱,主要表现为钢材的局部屈曲;试件的滞回曲线饱满,随着水平位移的增加,滞回曲线端部出现比较小的紧缩;灌混凝土组合柱的耗能能力高于空钢管组合柱,灌混凝土组合柱的位移延性系数大于3.0,试件破坏时,等效粘滞阻尼系数大于0.2。基于试验结果,对组合柱"中震可修"性能进行了讨论与分析。

GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压性能试验及数值分析

为研究玻璃纤维(GFRP)管型钢再生混凝土组合柱的轴心受压性能,进行了11根GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压试验研究,重点分析了组合柱的破坏形态和荷载-位移曲线等。在此基础上,利用ABAQUS有限元软件对轴压荷载作用下GFRP管型钢再生混凝土组合柱的受力性能进行有限元分析,确定GFRP管、型钢以及再生混凝土的本构模型,建立组合柱有限元模型,获取该组合柱的破坏形态及应力云图,并验证数值模拟结果的合理性,主要分析设计参数对组合柱轴压性能的影响。结果表明:计算荷载-变形曲线与试验结果良好吻合,建立的有限元模型可用于模拟GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压性能。组合柱的轴压承载力随着再生骨料取代率和组合柱长细比的增大而逐渐降低,而随着配钢率和再生混凝土强度的增大而增大;增大配钢率对于提高组合柱的变形能力是有利的;此外,GFRP管型钢再生混凝土组合柱具有承载力高的优势,研究结果可为该新型组合柱的工程应用提供技术支持。

GFRP管—型钢活性粉末混凝土组合短柱轴压性能

以GFRP管直径、管厚度、纤维缠绕层数和角度,以及长细比、活性粉末混凝土(RPC)抗压强度、型钢截面面积、型钢屈服强度为主要参数,设计25根足尺GRS组合短柱试件;基于钢材的双线性本构模型和考虑RPC约束效应的非线性本构模型,采用ABAQUS有限元软件,对25根足尺GRS组合短柱进行数值模拟分析,分别提取荷载—位移曲线和轴压承载力,分析不同参数对试件轴压承载力和极限位移的影响规律;采用1stOpt软件统计回归足尺GRS组合短柱轴压承载力计算公式。结果表明:随试件的GFRP管直径和管厚度、纤维缠绕层数和角度、型钢屈服强度和截面面积、活性粉末混凝土抗压强度增加,试件轴压承载力显著提高;随试件的GFRP管厚度、纤维缠绕层数和角度、长细比和工字型钢截面面积增加,试件极限位移明显增大;随试件的GFRP管直径增加,试件极限位移逐渐减小。试件表现很好的持荷能力,呈连续鼓曲的破坏形态。

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。

内置GFRP管-钢管混凝土组合柱的轴压力学性能分析

在数值计算本构模型的基础之上,对内置GFRP管-钢管混凝土组合柱的轴压力学性能展开深入的数值模拟计算分析。研究结果表明,组合柱的最大轴压荷载随着GFRP管直径的增大而增大,极限承载力随着壁厚的增加而增大,且基本呈线性增长关系;在弹性阶段,GFRP管纤维缠绕角度不起作用;在弹塑性阶段,随着纤维缠绕角度的增大仅限承载力先减小后增加,且呈开口向上的二次抛物线型,缠绕角度为0°比45°的组合柱所能承受的荷载增加15.7%;组合柱外侧钢管的厚度大小对组合柱的轴压力学性能影响较为明显,且组合柱的极限承载力与钢管壁厚呈线性增长关系;组合柱的极限承载力随着混凝土强度等级的增加基本呈线性增加。

轴压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱的尺寸效应

为了研究尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响,在满足几何相似性的条件下,利用静力加载的方法对具有不同试件尺寸、不同混凝土强度等级的8根试件的轴压力学性能进行了试验研究.对8根组合柱试件的试验破坏现象、荷载-应变曲线、极限承载力以及应力值变化进行相应的分析比较,结果表明,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力减弱且尺寸效应明显,而增加GFRP管壁厚可以提高试件承载力、增强试件力学性能、减少尺寸效应的影响.

GFRP管混凝土长柱轴压极限承载力研究

为了得到GFRP管混凝土组合长柱的轴压极限承载力计算方法,在对组合长柱的破坏特征进行分析的基础上,分别采用了钢管混凝土柱承载力计算模型和欧拉公式对GFRP套管长柱的承载力进行了探讨;总结了现有的GFRP混凝土组合短柱极限承载力的计算方法,并根据长柱的特点,引入了组合长柱承载力的稳定系数,通过对已有的组合长柱的承载力试验数据进行拟合分析,得到稳定系数与构件长径比间的线性关系,以此得到计算GFRP管混凝土长柱承载力的稳定系数法;最后通过试验比较了各方法的相对误差,其中采用稳定系数法计算的结果最为理想.

中空GFRP管-混凝土-钢管组合柱的轴心受压性能研究

为研究GFRP管壁厚及构件尺寸对中空GFRP管-混凝土-钢管组合柱的轴心受压性能的影响,对2根GFRP管-混凝土-钢管组合柱进行轴心受压试验,并在验证使用ANSYS软件建模适用的条件下,利用软件建模分析8根组合柱的极限承载力及应力-应变曲线.研究结果表明:当试件尺寸相同时,增大GFRP管壁厚会提高试件的延性和极限承载力;当尺寸增大时,增大壁厚对于改善承载能力的作用会减弱.

尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱轴压下力学性能影响的研究

FRP管-混凝土-钢管组合柱(简称DSTC),是一种新型组合结构形式,它由FRP外管、钢材内管以及两者之间填充的混凝土三部分组成,具有轻质高强耐腐蚀等特点.为了更深入研究DSTC的轴压力学性能,通过2组不同工况下的DSTC短柱轴压力学性能实验,对不同尺寸等工况下的DSTC进行了深入研究.根据实验结果可知,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力在减弱,尺寸效应对不同混凝土强度等级的DSTC力学性能的影响程度不同,具体表现为尺寸效应对高等级混凝土的影响要小于较低等级混凝土.

尺寸效应对GFRP管型钢混凝土组合柱力学性能的影响

为研究尺寸效应对GFRP管型钢混凝土组合柱力学性能的影响规律,对4根组合柱试件进行轴压试验,并验证了Ansys软件所建模型的正确性.建立5种尺寸的组合柱模型进行有限元分析.结果表明:随着试件尺寸的增大,试件的极限应力和延性都会随之降低,且降低幅度呈现非线性变化.该研究为GFRP管型钢混凝土组合柱组合柱的实际应用提供一定理论依据.

泵站框架混凝土-钢复合柱力学行为研究

为研究泵站框架柱在火灾发生时,高温对柱变形行为的影响,文章通过设置多组对比试验分析了组合柱耐火性能和轴向变形影响因素。结果表明:柱的长细比、骨料类型等因素对组合柱的奈火性能有较大影响。为提高钢-混凝土组合柱的耐火性能,设计时应降低结构柱的长细比,增强骨料强度。研究结果为水利工程设计提供参考。

钢骨-方钢管高强混凝土组合长柱轴心受压力学性能

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合长柱轴心受压力学性能。采用有限元软件ABAQUS建立钢骨-方钢管高强混凝土组合长柱轴心受压有限元分析模型。研究了组合长柱荷载-变形曲线特征以及最终破坏模态,进行参数分析研究不同参数对组合长柱轴心受压力学性能的影响。通过回归分析得到组合长柱轴心受压承载力简化计算公式,将提出的简化公式计算结果与试验结果、有限元计算结果及其他相关公式计算结果进行比较,最后基于组合切线模量理论对组合长柱轴心受压进行理论分析。结果表明:提出的简化承载力计算公式具有很高的计算精度,组合切线模量理论可以较好预测组合长柱轴心受压稳定承载力。

部分包覆钢-轻骨料混凝土组合长柱轴压性能研究

部分包覆钢-轻骨料混凝土组合长柱的自重较部分包覆钢-普通混凝土组合长柱的自重可减少15%以上,在装配式建筑中的应用前景广阔。为研究其轴压性能,建立了有限元分析模型,并在现有试验验证有限元模型可靠的基础上,对比分析了轻骨料混凝土与普通混凝土的材料属性及构件力学性能的差异。结果表明,采用相同强度的普通混凝土组合长柱的承载力预测轻骨料混凝土组合长柱的承载力是偏于危险的。之后,研究了轴压作用下该构件的全过程受力机理和破坏模式,探讨了材料强度、长细比、含钢率等参数对构件轴压性能的影响规律,验证了现有规程对计算该类组合长柱轴压承载力的适用性。研究成果可为部分包覆钢-轻骨料混凝土组合构件的理论研究和设计提供参考。