含钢率对GFRP管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响

为了研究含钢率对GFRP(glass fiber reinforced polymer)管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响,建立15个组合构件的数值模型,在验证模型正确的基础上,通过分析典型构件的冲击全过程、截面弯矩发展以及破坏时应变分布规律,研究构件在侧向冲击荷载作用下的破坏模式;通过分析构件冲击力时程曲线、侧移时程曲线以及能量变化情况,探究含钢率对不同长细比构件抗冲击性能的影响。结果表明:与未配置钢骨的构件相比,GFRP管-钢骨混凝土构件的抗冲击承载力提高了7%~134%,侧向位移减小了13%~68%。在侧向冲击荷载作用下,构件的破坏模式以弯曲破坏为主,同时伴随着GFRP管和混凝土冲击区域的局部破坏,抗弯刚度是影响构件抗冲击性能的主要因素之一。构件的抗冲击承载力随着含钢率的增高而提高,随着构件长细比的增大而降低。含钢率相差1.5%时,截面惯性矩较大的窄翼缘型钢对构件的抗冲击性能更有利。对于长细比大于20的构件,钢骨耗能是组合构件总能耗的主要组成部分。

内衬GFRP防护复合管壁原缺陷坑处应力重分布规律分析

为了深入研究内衬GFRP防护复合管壁在其原管道内腐蚀缺陷坑处的应力重分布状态以及其修复的效果,利用弹塑性力学中的平衡微分方程,建立了管道内腐蚀缺陷处的数学模型,采用有限单元法建立了含单个腐蚀缺陷的管道模型,并通过改变腐蚀缺陷坑的深厚比,将修复前后腐蚀缺陷坑处的应力状态进行对比分析。分析结果表明,腐蚀缺陷坑的深厚比对管道的应力分布有着显著的影响,所以在进行管道安全评估时应注意腐蚀坑深度的影响;在腐蚀缺陷坑深厚比0.1到0.8的分次增加的过程中,管壁腐蚀缺陷处的周向应力,径向应力,Mises应力都有增大的趋势;修复前腐蚀缺陷坑处的周向应力和Mises应力相近,径向应力较前两者小,三者中周向应力最大;在修复前后,管道腐蚀缺陷处的控制应力一般是周向应力,管道的失效可依据周向应力进行判断;修复后的内衬GFRP防护复合管壁,原始腐蚀缺陷坑处发生了应力重分布,其周向应力与Mises应力均有减小,修复效果明显。

两端简支GFRP管-钢骨混凝土构件抗侧向冲击性能有限元分析

目的 研究两端简支GFRP管-钢骨混凝土构件的抗侧向冲击性能,为该类构件的工程应用提供参考。方法 建立并验证侧向冲击荷载作用下两端简支GFRP管-钢骨混凝土构件有限元模型,分析了典型构件在侧向冲击荷载作用下的全过程、破坏形态、应力发展、相互作用力时程曲线和弯矩时程曲线等动态响应;研究了冲击能量、冲击冲量、钢材强度、GFRP管厚度以及截面含钢率对构件抗冲击性能的影响。结果 随着冲击能量及冲量的增大,冲击持时和构件弯曲变形增大;提高钢材强度、GFRP管厚度可以改善构件的抗冲击性能。结论 GFRP管对混凝土有较好的约束作用,构件在侧向冲击荷载作用下整体发生弯曲破坏,内部钢骨塑性变形发展充分,构件抗侧向冲击性能优越。

以水压试验分析纤维缠绕角度对GFRP管力学性能的影响

基于海洋环境中长期受压的钢筋混凝土桥梁墩柱易发生开裂和锈蚀的特点,工程中越来越多地应用纤维增强复合材料(FRP)对桥梁墩柱进行加固处理。实践表明FRP纤维缠绕角度的大小对其能起到的加固效果存在一定的差异。为更好地探究纤维缠绕角度与力学性能的关系,对45°、60°和80°三组不同缠绕角度的玻璃纤维复合材料(GFRP)圆管进行水压加载试验,通过收集应力-应变数据计算不同角度下GFRP圆管的环向弹性模量。结果表明:随着纤维缠绕角度的增大,GFRP管的环向弹性模量由8.85 GPa提高到38.16 GPa,对钢筋混凝土墩柱的加固效果更好。

内套GFRP管圆钢管混凝土组合柱的偏压力学性能分析

利用ABAQUS有限元软件建立了适用于内套GFRP管圆钢管混凝土组合柱的单向偏压模型,研究了影响该组合柱力学性能及失效模式的关键因素。结果表明:该组合柱的极限承载力随着偏心距的增大而降低,随着外置圆钢管和内套GFRP管壁厚的增加而提高。内套GFRP管壁厚对构件极限承载力的影响小于偏心距和外置圆钢管壁厚造成的影响。长径比对极限承载力的影响较小。基于影响系数法建立了适用于单向偏压构件的极限承载力计算方法,该计算方法可为相关工程提供参考。

GFRP管钢骨混凝土轴压短柱承载力研究

GFRP管钢骨混凝土组合柱是一种新型组合构件,由GFRP外管、钢骨和混凝土三部分组成.为研究组合柱的力学性能,进行了5根GFRP管钢骨混凝土组合柱的轴压试验.通过编制程序,以配骨率、GFRP管壁厚度、混凝土强度为主要参数,计算了9个构件,得到其轴向荷载与应变关系曲线.结果表明:组合柱承载力随着配骨率的增加、GFRP管壁厚度的增加及混凝土强度的增加而提高,且变化幅度相对明显.分别采用简单叠加法和统一理论两种计算方法,建立组合柱轴心受压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.

GFRP管高强混凝土空心柱轴压试验研究

为研究GFRP管高强混凝土短柱的轴心受压性能,进行了4根不同截面组合柱的轴心受压试验,主要研究其工作机理和破坏形态.试验结果表明:在荷载作用初期,组合柱GFRP管对混凝土没有约束作用,随着荷载作用增加,GFRP管表面出现白纹和轻微的响声;在极限状态时,GFRP管被拉断,并伴随巨大的响声.GFRP管-高强混凝土-钢管组合柱的承载力比GFRP管-高强混凝土-GFRP管组合柱高37%左右.采用统一理论法建立组合柱的轴压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.

GFRP管约束再生混凝土柱抗震性能与损伤评价

以再生粗骨料取代率、混凝土强度为主要参数,开展了6个玻璃纤维增强塑料(GFRP)管再生混凝土柱试件的低周反复试验,对试件的承载力、刚度退化过程、滞回特性、延性、耗能能力、破坏形态等抗震性能进行研究。研究结果表明:GFRP管约束再生混凝土柱的耗能能力、延性、滞回特性随着再生粗骨料取代率、混凝土强度的改变而略有变化;粘结滑移的效应对试件的抗震性能影响很小;GFRP管约束再生混凝土柱极限承载力受混凝土强度作用影响并不明显。最后,提出GFRP约束再生混凝土柱归一化损伤计算公式,该模型能较好地反映GFRP管约束再生混凝土柱的损伤发展。

足尺寸GFRP管约束混凝土轴压试验研究

作为一种新的组合结构形式,维增强塑料(GFRP)管约束混凝土具有许多优于其他传统的结构形式的特点,包括突出的抗腐蚀性、良好的延性和抗震性能。现有的大量的关于GFRP管约束混凝土的研究都是基于小尺寸试验的基础上的。进行了一批足尺寸GFRP管约束混凝土短柱轴压试验,试验结果再次验证了GFRP约束混凝土所具有的优良的抗压性能。同时,试验结果也为可靠的预测足尺寸GFRP约束混凝土的应力-应变形为提供了有效的依据。

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.

钢管/GFRP管约束再生混凝土柱偏心受压试验

以再生粗骨料取代率和膨胀剂掺量为参数,完成了4个钢管约束和4个玻璃纤维增强塑料(GFRP)约束再生混凝土柱试件的偏心受压试验,对钢管约束和GFRP管约束再生混凝土试件的极限荷载和轴向变形进行了对比分析,并对试件的极限荷载试验值与计算值进行了对比。结果表明:100%再生粗骨料取代率再生混凝土试件的极限荷载比普通混凝土试件低,混凝土强度相同时,GFRP管约束再生混凝土试件偏心受压极限荷载比钢管约束试件低;膨胀剂可以提高钢管和GFRP管约束试件的偏心受压极限荷载,并且对GFRP管约束试件作用更为显著;GFRP管约束试件的变形能力比钢管约束试件大,100%再生粗骨料取代率再生混凝土试件的变形能力比普通混凝土试件大。

GFRP套管钢筋混凝土柱恢复力模型的试验研究

GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)套管钢筋混凝土柱是一种新型的组合结构形式,为研究其抗震性能,对8根GFRP套管钢筋混凝土柱进行低周反复荷载作用下的试验研究。主要研究了轴压力大小、混凝土强度及FRP管与基础的连接方式对GFRP套管钢筋混凝土组合柱的变形能力和滞回特征的影响,根据GFRP套管钢筋混凝土组合柱在低周反复荷载作用下滞回曲线的特点,采用截面层纤维模型法对试件截面进行全过程分析获得骨架曲线。通过试验数据回归分析确定加卸载规则,提出了适合于GFRP套管钢筋混凝土组合柱的恢复力模型,并与试验结果进行了比较,计算模型与试验结果吻合良好。

GFRP管混凝土组合结构压弯构件非线性全过程分析

本文应用细观力学、经典层板理论、平截面假定、FRP约束混凝土本构模型及数值积分对GFRP管混凝土组合结构压弯构件进行了非线性全过程分析。通过理论计算发现GFRP管混凝土组合结构能有效地提高构件的承载力,且构件具有良好的变形能力。FRP壳体参与承载且有效地约束混凝土的变形,显著提高核心混凝土强度和变形能力。文中讨论了轴压比、长细比、径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、铺层角变化对极限水平荷载和极限水平位移的影响,从而得到了一些有益的结论。

空心率对GFRP-混凝土-钢双管柱力学性能的影响

为深入研究在轴心受压下空心率对GFRP-混凝土-钢双管组合柱(简称DSTC)力学性能的影响,采用实验研究的方法,分析了在3种不同空心率下DSTC的横向、轴向应变与极限承载力,并应用ANSYS,建立了适用的有限元模型.研究结果表明,DSTC轴心受压过程中分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段,空心率的变化对DSTC的极限承载力与延性性能均会产生显著影响.

GFRP管钢筋混凝土组合构件抗弯性能实验研究

通过抗弯实验,研究了GFRP管(劲性)钢筋混凝土组合构件的抗弯性能.实验结果表明,GFRP管对混凝土的紧箍效应仅存在于受压区,对受拉区混凝土约束作用不明显;组合构件的荷载-变形曲线明显出现弹性直线、弹塑性曲线和上升直线3个阶段;组合构件内部设置型钢能有效提高组合构件的抗弯承载力和刚度;采用纤维模型法编制程序的计算结果与实验结果吻合良好;组合构件的抗弯承载力随着钢面积分数的增加、混凝土强度等级的提高及GFRP管壁厚度增加而提高.

GFRP管钢骨混凝土受弯构件受力性能研究

为进一步研究GFRP管钢骨混凝土组合构件的抗弯性能,进行了3根GFRP管钢骨混凝土构件的抗弯试验。采用纤维模型法编制非线性分析程序,计算了弯矩-曲率关系曲线,并与试验曲线进行了对比,计算结果与试验结果吻合得很好。利用非线性程序,分析GFRP管壁厚度、混凝土强度、配骨率等主要参数对构件弯矩-曲率曲线的影响。分析结果表明:组合构件的抗弯承载力随着混凝土强度的增加而增大,随着GFRP管壁厚度的增加而增加,且变化幅度相对明显。基于对计算和试验结果的分析,给出了GFRP管钢骨混凝土构件的抗弯承载力计算公式,并通过试验进行验证,理论计算结果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。

无粘结预应力GFRP管混凝土梁抗弯承载力计算

目的为了改善GFRP管混凝土梁的受力性能,增加刚度减小变形.方法考虑无粘结预应力GFRP管混凝土梁的受力特点,根据构件在不同状态下中和轴位置的不同,确定了4种破坏模式,利用平截面假定和应变变化计算方法,对构件抗弯承载力进行了分析.结果根据构件在极限状态下的受力特性,考虑中和轴分别位于混凝土板截面和GFRP管混凝土截面两种情况,确定了截面受压区高度,并建立了相应的抗弯极限承载力计算公式.结论将预应力技术运用到GFRP管混凝土结构中,让预应力筋代替普通钢筋来承担部分荷载,发挥其高强抗拉性能,通过施加预应力,又可以延缓受拉区混凝土过早的开裂,使构件的刚度得以提高,该方法是切实可行的;所建立的抗弯承载力计算公式形式简单,概念明确,便于实际应用.

GFRP管钢筋混凝土组合构件抗弯承载力计算

GFRP管钢筋混凝土组合构件是在GFRP管内设置钢筋,再在其内部浇筑混凝土而形成的一种新型组合构件。这种组合构件在弯矩作用时,GFRP管对混凝土的紧箍效应仅存在部分受压区,而对受拉区混凝土约束作用不明显,受拉区的GFRP管与钢材单独受力。分别利用极限平衡理论和统一理论,建立了GFRP管钢筋混凝土组合构件的抗弯承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好。

GFRP管钢骨混凝土构件抗弯承载力分析

GFRP管钢骨混凝土组合构件是由GFRP外管、钢骨和混凝土三部分组成.为研究组合构件的抗弯性能,进行了3根GFRP管钢骨混凝土试件的抗弯试验.采用纤维模型法编制非线性分析程序,以GFRP管壁厚度、混凝土强度、配骨率为主要参数,计算了9个构件,得到其弯矩与曲率关系曲线.结果表明:构件的抗弯承载力随着混凝土强度的增加而增大,随着GFRP管壁厚度的增加而增加,且变化幅度相对明显.采用统一理论方法建立构件抗弯承载力计算公式,并通过试验进行验证,理论计算结果与试验结果吻合良好.