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.

内置GFRP管钢管混凝土柱延性非线性分析

利用ABAQUS有限元软件建立内套圆形GFRP(玻璃纤维增强复合材料)管圆钢管混凝土组合柱轴心受压和单向偏心受压模型,研究内套GFRP管厚度、纤维缠绕角度、外层钢管厚度和构件长径比4个因素对构件的位移延性系数的影响,从而得到对构件的延性影响。结果表明:轴压工况下,此组合柱的位移延性系数随着内套圆形GFRP管厚度、长径比的增加而变小,随着外层钢管厚度递增而变大,GFRP管纤维缠绕角度在75°~90°对构件位移延性系数提升效果最好;偏压工况下,内套GFRP管厚度对组合柱的位移延性系数影响规律不明显,外层钢管厚度对构件的位移延性系数前期影响不大,但对后期影响显著,随着构件的长径比增大,构件的位移延性系数呈非线性下降。

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.

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。

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.

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管钢骨混凝土偏压构件非线性分析

为了进一步研究GFRP管钢骨混凝土偏压构件的工作性能,进行5根GFRP管钢骨混凝土构件偏压试验。采用纤维模型法编制非线性分析程序,计算了荷载-变形关系曲线,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。利用非线性分析程序,分析偏心距、混凝土强度和配骨率等主要因素对构件荷载-变形曲线的影响。分析结果表明:构件的承载力随着混凝土强度、配骨率的增加而增大,随着偏心率的增加而降低,且变化幅度相对明显。

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。

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。

方管增强型GFRP夹芯屋面板的传热性能

研究了夏热冬冷地区方管增强型GFRP夹芯屋面板的传热性能,基于该夹芯板的结构特点和等效传热理论,提出了适用于此类型夹芯板的热传递系数计算公式.采用稳态热传递防护热箱试验,对无填充材料和填充玻璃棉、挤塑聚苯板和聚氨酯泡沫板等4种方管增强型夹芯板的热工性能进行了试验研究.结果表明:该夹芯板热传递系数理论计算结果与试验结果接近,可用于工程上类似结构的热传递系数计算;除无填充材料外,采用玻璃棉、挤塑聚苯板和聚氨酯泡沫板等3种填充材料的方管增强型GFRP夹芯板的传热系数分别为0.553,0.471和0.377 W·m^-2·K^-1,均满足GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》中夏热冬冷地区对于屋面板热工性能的相关要求,其中填充聚氨酯泡沫板的方管增强型GFRP夹芯板的热桥效应最小,更适用于建筑屋面板.

GFRP管钢筋混凝土结构在输电线路中应用的可行性研究

提出了一种新型的GFRP管钢筋混凝土结构,通过ANSYS有限元分析、技术经济比较分析,对其在城区输电线路上的应用进行了可行性研究.结果表明,该结构能弥补传统材料输电线路自立杆在承受较大荷载时的众多缺陷,并提高线路安全运行等级,降低施工难度,在城区输电线路中应用具有一定的可行性.作者还提出了GFRP管钢筋混凝土结构在城区输电线路中推广应用需解决连接问题与材料老化等关键技术问题.

混凝土强度对GFRP-混凝土-PVC管柱的轴压影响分析

在酸碱化学环境和潮湿环境中钢管容易被侵蚀,为提高结构的耐久性和承载力,在研究钢管混凝土柱和GFRP管混凝土柱的基础上,提出了GFRP-混凝土-PVC管新型组合柱。设计了一个GFRP-混凝土-PVC管组合柱,分析了组合柱的轴压力学性能,运用ANSYS对GFRP-混凝土-PVC管组合柱在不同混凝土强度等级下的轴压性能进行了数值分析。分析结果表明,随着混凝土强度的提高,GFRP-混凝土-PVC管组合柱的极限承载力提高,呈非线性变化,但承载力增长的速率减小;随着混凝土强度等级的提高,GFRP外管对核心混凝土的约束套箍效果降低,混凝土强度等级为C30时,组合柱约束能力最大,约束系数为2.31。

中空GFRP管钢筋混凝土柱力学性能研究

GFRP管钢筋混凝土柱作为一种新型的组合结构构件,近来成为专家学者研究的热点。通过对不同中空率的GFRP管钢筋混凝土柱进行轴压性能试验和有限元数值模拟分析,研究不同中空率下混凝土柱的基本力学性能,结果表明:随着中空率的增大,GFRP管钢筋混凝土柱的承载力降低;在考虑发挥GFRP管钢筋混凝土组合柱的优点时,中空率取0.367~0.533区段,组合柱的力学性能较为合理。研究成果可为相关研究及工程实际应用提供参考。

GFRP管钢筋混凝土偏压长柱的试验研究

通过15个GFRP管钢筋混凝土长柱和1个无GFRP管约束的钢筋混凝土柱在偏心受压作用下的试验,研究了其破坏形态及力学性能,并分析了混凝土强度、长径比、偏心距等因素对柱力学性能的影响。试验结果表明,GFRP管的约束作用能有效提高柱的承载力及延性;随着混凝土强度的提高,GFRP管钢筋混凝土柱的承载力和刚度增大;随长径比和偏心距的增大,GFRP管对混凝土的约束效果降低,柱的承载力降低;平截面假定适用于GFRP管钢筋混凝土偏压长柱的计算。

GFRP管钢骨高强混凝土轴心受压柱力学性能有限元分析

为研究GFRP管约束混凝土组合柱的工作性能,利用ABAQUS有限元软件对GFRP管钢骨高强混凝土柱进行轴压载荷下的有限元分析。结合已有试验数据及其本构关系,通过形成接触关系、单元选取、网格划分、定义载荷和边界条件建立分析模型,并和已知试验数据对比验证模型的正确性。利用该有限元模型得到了GFRP管约束混凝土组合柱的轴心受压载荷变化曲线,并分析了相关参数对试件破坏结果的影响。结果表明:试件的承载力随GFRP管壁厚度增大而增大,随缠绕角度的增大而减小;GFRP管对抑制混凝土形变、提升其承载力极限具有积极作用。

轴压作用下GFRP管钢骨混凝土组合短柱传力机制分析

通过6根GFRP管钢骨混凝土组合短柱和1根GFRP管约束素混凝土组合短柱轴压试验,并利用ABAQUS进行有限元数值分析,研究截面形式、截面含钢率、混凝土强度对组合短柱受力性能的影响,探究组合柱的工作原理。试验结果表明:与未内置钢骨试件相比,内置钢骨可以显著提升短柱的极限承载能力和极限变形能力;随着截面含钢率的增大,GFRP管钢管混凝土短柱的极限承载能力和极限变形能力得到明显提升;增大混凝土强度能够小幅度提高短柱的极限承载能力,但对短柱的初始刚度几乎没有影响;当其他条件相同时,内置钢管短柱比内置工字钢短柱的极限承载力更高,变形能力更好。GFRP管对混凝土的约束作用略晚于钢管对混凝土的约束作用,表现出一定的滞后性。有限元模拟计算结果与试验结果拟合较好,可为此类组合短柱的非线性分析提供参考。

Thermal Structure of Glass Fiber Reinforce Plastic Support Structure

The assembled form of thick-wall glass fiber reinforced plastics (GFRP) tube and 0Cr18Ni9 austenitic stainless steel pipes was designed as the radius thermal-insulating and load-supporting structure in cryogenic vessels. In order to study the thermal leakage and gap changes on the support structure, as well as radius temperature and stress distribution on GFRP tube, an experimental investigation has been taken. The results indicate that the support structure is proved to fit well as thermal-insulating and load-supporting part in cryo-genic vessels, furthermore has high security during cryogenic applications.