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CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土轴压短柱力学性能近年来,FRP复合材料被广泛应用于现有结构的加固及新建结构中。
与传统的建筑材料相比较,FRP复合材料有明显的优点,包括高比强度及优良的耐腐蚀性能。
钢管约束型钢混凝土柱是将钢管外包于型钢混凝土柱,钢管主要起约束核心混凝土的作用,并不直接承担轴向荷载。
本文针对钢管约束型钢混凝土结构(特别是桥墩柱)在海洋等特殊环境中的耐久性需求,将FRP复合材料与钢管约束型钢混凝土结构相结合;同时为了打破以往研究对混凝土强度的局限性,采用C80高强混凝土,形成FRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱,采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方式,对其轴压短柱的力学性能进行了深入分析,具体工作如下:(1)以截面形式,外包碳纤维层数,加载模式为主要参数,分别进行了7个圆形截面和7个方形截面CFRP-钢复合管约束型钢混凝土短柱的轴压试验。
通过分析试件的破坏模式、承载力、延性等,得到了试件的宏观变形情况、荷载-纵向位移关系曲线,深入剖析了各参数对试件承载力及延性的影响,探究了CFRP布在不同截面形式和加载模式下发挥的约束效果。
试验及分析结果表明,圆形截面和方形截面CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱在轴压作用下均发生剪切破坏。
(2)根据试验中测得的试件外表面(钢管/CFRP布)的横向应变和纵向应变,采用数值分析的方法得到了试件的变形能力-纵向位移关系曲线,进行了复杂受力状态下钢管的应力全过程分析,钢管、CFRP和混凝土之间的约束应力分析,以及核心混凝土的应力分析。
通过对CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱各部分受力性能的对比分析,对钢管、型钢、CFRP和混凝土之间的相互作用机理获得了更加深刻清晰的认识。
(3)利用有限元程序(ABAQUS),建立了圆CFRP-钢复合管约束型钢混凝土轴压短柱的有限元模型,通过相关的试验结果验证了有限元模型的可靠性。
进行了钢管含钢率、钢管屈服强度、混凝土轴心抗压强度和FRP层数这四个变量的参数分析,确定了以上参数对构件力学性能的影响,讨论了FRP约束效果与其他因素的关系,为工程设计提供了有益指导。
CFRP-混凝土-钢管组合柱轴心受压性能的有限元分析
解卫国;娄吉宏;余小伍
【期刊名称】《广州建筑》
【年(卷),期】2007(035)004
【摘要】采用有限元方法对碳纤维增强塑料(CFRP)-混凝土-钢管组合柱轴心受压性能进行了分析.结果表明,通过合理选择材料的本构模型和单元类型,有限元方法可以较好对组合柱的性能进行分析和评价.同时表明,该新型的组合柱有较大的强度和较好的延性,且各部分受力特性充分利用各材料承力特性,发挥各自的优点,具有很好的力学性能.本文并对钢管和CFRP的应力发展和轴向应力沿径向分布进行了分析,最后经线性拟舍得到核心混凝土的强度和极限应变表达式.
【总页数】6页(P3-8)
【作者】解卫国;娄吉宏;余小伍
【作者单位】广州市建筑科学研究院,广州,510440;广州市建筑科学研究院,广州,510440;北京迈达斯技术有限公司广州分公司,广州,510440
【正文语种】中文
【中图分类】TU5
【相关文献】
1.中空GFRP管-混凝土-钢管组合柱的轴心受压性能研究 [J], 李文;张璇;那昱
2.圆钢管再生混凝土组合柱轴心受压性能试验 [J], 贾艳东;唐永鑫;王绎景;王建华
3.轴心受压方钢管-钢骨高强混凝土组合柱力学性能研究 [J], 宋福春;赵洁
4.轴心受压钢骨-钢管高强混凝土组合柱力学性能的研究 [J], 王清湘;赵大洲;关萍
5.空间钢构架-钢管混凝土组合柱偏心受压性能的有限元分析 [J], 鞠明浩; 唐兴荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
外贴CFRP布加固冷弯薄壁方钢管短柱轴心受压性能研究钢结构的稳定问题一直是工程应用中的技术难题,传统的钢结构加固方法可能会产生新的损伤和残余应力,而钢结构外贴FRP加固法则具有传统方法不具有的优势。
目前,通过外贴FRP加固薄柔截面钢结构构件稳定性能的研究还非常有限。
钢结构的屈曲问题一般发生在压应力区域,而FRP的优势在于优异的抗拉性能。
如何充分发挥FRP材料的抗拉性能来限制和约束压应力区域的屈曲,是本项目研究的关键。
文中首先对外贴FRP布的试件进行了轴心受压试验研究,16根试件的长度均为700mm,名义宽厚比为55.6,其中2根为未加固的初始对比试件,其余14根均外贴CFRP布。
粘贴CFRP布的层数为2层和4层,采用横向、纵向和横纵组合3种外贴CFRP布的方式。
试验结果表明:在轴心荷载作用下,外贴CFRP布可以提高试件的局部屈曲荷载、极限承载力和刚度,但加固未能改变试件先发生局部屈曲的破坏模式;CFRP 布的粘贴方式和层数对其局部屈曲荷载、刚度和极限承载力有显著的影响,其中采用1横1纵重复交替粘贴4层后试件的稳定承载力提升幅度最大,可达45.3%;粘贴4层CFRP布的提升幅度大于2层,CFRP纵横组合粘贴方式优于纵向粘贴,同时,单纯纵向粘贴优于单纯横向粘贴;外贴CFRP布后,冷弯薄壁方钢管短柱的刚度有一定程度提升,虽然1横1纵重复交替粘贴4层承载力提升最大,但其刚度却并不是最大,刚度提升最大为2横2纵粘贴的构件,说明刚度的增加与承载力的提升不成比例。
然后运用有限元软件ANSYS对原始构件和加固试件进行了数值分析,介绍了有限元模型建立的具体步骤,构件的分析方法为非线性分析,将分析得到的荷载-竖向曲线和极限承载力与试验结果进行了对比,验证了模型的有效和良好的适用性。
最后采用文献[42]中的加固计算方法对横纵交替粘贴的构件的极限承载力进行了计算,基于该方法对CFRP布的弹性模量进行修正得到等效Ecf,来计算全部横向粘贴的构件,并和试验结果进行了对比分析,验证了计算方法在一定范围内的可靠性。
FRP加固局部损伤偏心受压钢压杆的弹塑性失稳分析李斌;李传习;罗华;王玮玮【摘要】Based on Je(z)ek method ,the analytical expressions of calculating the ultimate load of buckling of eccentric compression steel members with local damage strengthened by fiber reinforced plastic (FRP) considering the initial bending and initial eccentricity are derived .T he correctness and reliabili-ty of the analytical formulas is verified using the finite element software .The main factors affecting e-lastic-plastic capability of steel compression members such as the length ,thickness and width of FRP , initial bending and initial eccentricity are discussed .T he reasonable reinforcement suggestions and the influence law of the parameters are obtained .The results show that FRP reinforcement has the feasi-bility and superiority in resuming and improving the elastic-plastic stability of steel compression mem-bers with local damage considering initial defects .%文章考虑初弯曲和初偏心2种几何缺陷的影响,基于Je碧ek法推导纤维增强复合材料(fiber reinforced plastic,FRP)加固局部损伤偏心受压钢压杆绕强轴弹塑性失稳时极限荷载的计算公式.利用有限元软件验证了该解析公式的正确性与可靠性,并对影响局部损伤钢压杆弹塑性极限荷载的有关参数,例如FRP加固长度、厚度、宽度以及初弯曲和初偏心等初始几何缺陷进行分析,得到了FRP合理加固建议以及各参数的影响规律.结果表明,FRP在加固、恢复甚至提高含初始缺陷的局部损伤钢压杆弹塑性稳定性方面具有良好的可加固性和优越性.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(040)012【总页数】6页(P1649-1654)【关键词】纤维增强复合材料(FRP);局部损伤;偏心受压钢压杆;弹塑性稳定【作者】李斌;李传习;罗华;王玮玮【作者单位】湖南理工学院土木建筑工程学院,湖南岳阳 414000;长沙理工大学土木与建筑学院,湖南长沙 410076;湖南理工学院土木建筑工程学院,湖南岳阳414000;湖南理工学院土木建筑工程学院,湖南岳阳 414000【正文语种】中文【中图分类】TU391近年来,纤维增强复合材料(fiber reinforced plastic,FRP)因其轻质高强、施工方便快捷、耐腐蚀性好等优点,被广泛应用于钢结构加固和修复工程中[1]。
CFRP-铝合金复合管高强混凝土短柱轴压性能研究
王兰;姜航;谢文超;叶勇
【期刊名称】《建筑钢结构进展》
【年(卷),期】2024(26)4
【摘要】为研究CFRP-铝合金复合管混凝土构件的轴压性能,进行了12根短柱试件的轴向压缩试验,主要研究参数为CFRP层数。
试验结果表明:复合管混凝土试件出现了多处外凸鼓曲以及对应位置混凝土被压溃的破坏形态,而空复合管试件发生了局部内凹屈曲破坏;试件轴压承载力随CFRP层数的增加而增大,且复合管混凝土试件的承载力提高幅度高于相应的空复合管试件的提高幅度。
对各部分的承载力贡献比例进行分析,发现复合管混凝土试件中混凝土的承载力贡献比例超过70%,且承载力贡献度随CFRP层数的增加而提高。
提出了CFRP-铝合金复合管混凝土构件的轴压承载力计算公式。
【总页数】9页(P1-9)
【作者】王兰;姜航;谢文超;叶勇
【作者单位】福建理工大学土木工程学院;大连理工大学建设工程学院;华侨大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.9
【相关文献】
1.CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱的轴压力学性能
2.CFRP-方钢管钢筋混凝土轴压短柱极限承载力性能研究
3.FRP-钢复合管约束高强混凝土轴压短柱试验研究
4.圆形CFRP-钢复合管海水海砂珊瑚混凝土柱轴压性能试验研究
5.圆CFRP-钢复合管约束高强混凝土短柱轴压试验研究
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