GFRP管钢筋混凝土短柱力学性能研究

钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管作用研究钢管混凝土短柱是在钢管外加固混凝土的基础上，通过受压作用来承担荷载的一种结构形式。

由于钢管的加固作用，钢管混凝土短柱在抗压性能方面具有很大的优势。

本文将对钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管作用进行研究，探讨其受力机理及相关影响因素。

1.钢管混凝土短柱的受力机理钢管混凝土短柱主要通过钢管受压作用来承担荷载。

钢管的加固作用可以有效提高短柱的抗压性能，避免混凝土的破坏。

在轴向受压荷载作用下，钢管与混凝土发生黏结，并通过黏结面之间的摩擦力来承担荷载。

钢管的强度和刚度决定了短柱的受力性能，而混凝土的主要作用是保护钢管免受腐蚀和提高受力传递的效果。

2.影响钢管混凝土短柱承载力的因素（1）钢管参数：钢管的强度和刚度是影响短柱承载力的重要因素。

强度包括钢管本身的抗压强度以及钢管与混凝土之间的黏结强度。

刚度决定了短柱的整体变形能力和稳定性。

（2）混凝土参数：混凝土的强度、抗裂性能和粘结性能对短柱的承载力具有重要影响。

强度决定了混凝土抵抗荷载的能力，抗裂性能主要影响了混凝土的开裂破坏。

粘结性能决定了钢管与混凝土之间的受力传递效果。

（3）几何参数：短柱的截面形状和尺寸对其受力性能有很大影响。

通常情况下，较大的截面和较小的高度能够提高短柱的承载力。

（4）加载方式：不同的加载方式（如静载、动载等）对短柱的承载力有明显影响。

在实际工程中，通常考虑不同加载方式下短柱的安全系数。

3.钢管作用对钢管混凝土短柱承载力的影响钢管的加固作用对短柱的承载力具有重要影响。

钢管可以提供较高的强度和刚度，有效增强短柱的抗压性能。

此外，钢管还能提高短柱的稳定性和极限承载力。

然而，钢管也会增加柱子的自重，对承载力产生一定的负面影响。

因此，需要综合考虑钢管参数以及其他影响因素来确定最优的钢管尺寸和布置方式，以提高短柱的承载力。

总之，钢管混凝土短柱轴心受压承载力与钢管的作用密切相关。

钢管的加固作用可以有效提高短柱的抗压性能，但也会增加柱子的自重。

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。

文章编号:100926825(2005)0320030202FRP 约束钢筋混凝土柱的抗震性能研究现状收稿日期:2004210227作者简介:李春雷(19732),男,1996年毕业于湖南大学工民建专业,工程师,深圳市市政工程总公司,广东深圳　518034李春雷摘　要:纤维增强聚合物(FRP )以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的日益关注,近年来被广泛地用于各种形式结构的修复和加固。

从结构试验、计算理论和计算方法三个方面,阐述了国内外研究者对FRP 约束钢筋混凝土柱抗震性能的研究现状,分析了研究中存在的不足,并对FRP 约束钢筋混凝土柱的抗震性能今后的研究提出了展望。

关键词:FRP 约束混凝土,横向约束,滞回性能,延性,应力应变曲线中图分类号:TU352.1文献标识码:A引言大量研究表明,在框架结构柱或桥墩可能产生塑性铰的部位设计足够的横向约束,将有效地提高核心混凝土的抗压强度及极限压应变,从而显著改善钢筋混凝土柱的延性。

近年来,对钢筋混凝土柱进行附加约束的抗震加固研究已取得很多成果。

纤维增强聚合物(FRP )以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的日益关注,近年来被广泛地用于各种形式结构的修复和加固。

FRP 抗震加固钢筋混凝土柱,多是用纤维布缠绕柱体,使混凝土处于三向受力状态。

由于FRP 材料具有极高的抗拉强度,同时与混凝土可产生较好的粘结,使得FRP 能有效约束混凝土,从而使其承载能力及延性性能有很大的提高。

研究FRP 约束混凝土柱的抗震性能,就是研究其在模拟地震荷载作用下的强度、刚度和延性等力学性能指标的变化规律。

目前,国内外的研究者已对FRP 约束混凝土构件在静力和动力荷载作用下的力学性能开展了大量的研究工作,并取得一定成果。

1　FRP 约束钢筋混凝土柱抗震试验研究现状抗震性能试验主要分三种:拟静力试验、拟动力试验及地震模拟振动台试验。

其中以拟静力试验的开展最为广泛,占全部动力性能试验的85%以上。

GFRP-混凝土-钢组合梁桥力学性能的试验研究及理论分析GFRP(glass fiber-reinforced polymer,即玻璃纤维增强复合材料)-混凝土-钢组合梁桥是一种新型桥梁结构形式。

该种桥梁由GFRP-混凝土组合板、钢梁及抗剪连接件组成。

横桥向的荷载由GFRP-混凝土组合板承担,顺桥向的荷载由GFRP-混凝土-钢组合梁承担,组合板与钢梁界面的剪力由抗剪连接件承担。

在施工过程中,GFRP 板作为施工中的永久模板使用,可以减少施工流程,节省木模板用量;在使用过程中,GFRP板可以代替桥面板中的部分底层钢筋,并有效阻挡来自桥面板底部的环境侵蚀,提高组合梁桥的耐久性。

为了掌握该种桥梁的设计方法,本文对GFRP-混凝土组合板、GFRP-混凝土-钢组合梁、GFRP-混凝土-钢连接件的力学性能进行了研究。

主要研究工作如下:1.为研究GFRP-混凝土简支板的静力性能并探索改进组合板延性的方法,进行了5个不同连接程度的GFRP-混凝土简支板静载试验,通过界面破坏前后连接机理的改变来探索改善组合板延性的方法。

试验表明,砾石覆盖率的变化会改变组合板的破坏模式、极限承载力及延性,合理的砾石覆盖率可以使组合板在砾石界面破坏前具有较好的刚度,在砾石界面破坏后具有较好的延性,并且拥有较高的承载力。

2.为研究GFRP-混凝土连续板的静力性能以及正常使用状态下连续板的分析方法,进行了3片具有不同配筋率的连续板静载试验。

试验及理论分析表明,钢筋屈服前,正、负弯矩截面的应变分布符合平截面假定;随着配筋率的增高,GFRP-混凝土连续板的变形减小;在整个加载过程中,连续板发生了明显的内力重分布,负弯矩截面在钢筋屈服后可以依靠GFRP肋板继续承担弯矩;采用共轭梁法可以分析连续板的内力重分布;采用加筋混凝土板的裂缝宽度及变形计算方法可以计算组合板的裂缝宽度及变形。

3.对组合板破坏前的非线性分析方法以及破坏时的弯剪承载力计算方法进行了研究。

Urbanism and Architecture 109新型FRP-混凝土组合柱力学性能研究综述余文澜1，2，黄敬麟1，卢仁群1，刘佳锋1，徐　昕1，曾　岚1（1.暨南大学力学与建筑工程学院“重大工程灾害与控制”教育部重点实验室，广东广州　510632；2.仁寿县建设工程质量安全监督站，四川眉山 620500）摘要：纤维增强复合材料（FRP）在建筑结构中的应用有效规避了钢材的锈蚀问题。

充分利用FRP 和传统建材的材料性能优势，形成了多种新型FRP-混凝土组合结构构件形式，实现了建筑结构安全性和耐久性的更高追求。

文章通过3种典型组合柱“FRP-混凝土-钢管双管柱、FRP 约束钢管混凝土柱、钢管-混凝土-FRP-混凝土柱”在力学性能试验和理论计算方面的研究成果总结介绍，为建筑结构中的材料优化组合提供新思路，展现FRP-混凝土组合柱与海水海砂混凝土结合的发展前景。

关键词：纤维增强复合材料；混凝土；组合柱；力学性能；研究综述［中图分类号］TU-398 ［文献标识码］A DOI ：10.19892/ki.csjz.2020.32.30Overview on Mechanical Properties of Novel FRP-Concrete Composite ColumnsYu Wenlan 1,2, Huang Jinglin 1, Lu Renqun 1, Liu Jiafeng 1, Xu Xin 1, Zeng Lan 1(1.MOE Key Laboratory of Disaster Forecast and Control in Engineering, School of Mechanics and Construction Engineering, Jinan University, Guangzhou Guangdong 510632, China; 2.Construction Engineering Quality and Safety Supervision Station of RenshouCounty，Meishan Sichuan 620500，China)Abstract: The application of fiber-reinforced polymer/plastic (FRP) in building structures effectively alleviates the problem of steelcorrosion. Utilizing the advantages of FRP and traditional building materials, multiple types of novel FRP-concrete composite members have been put forward to realize higher safety and durability of building structures. By selecting three typical composite columns: FRP-concrete-steel double-skin tubular columns, FRP-confined concrete-filled steel tubular columns, steel-concrete-FRP-concrete columns, their mechanical properties were introduced and summarized from experimental studies and theoretical calculations, and the future development of FRP-concrete composite columns with seawater and sea-sand concrete was illustrated.Key words: fiber-reinforced polymer/plastic (FRP); concrete; composite columns, mechanical properties; overview建筑结构中广泛存在的钢材锈蚀问题严重影响着结构的性能和使用寿命，造成巨大的生命财产损失，尤其是处于海洋高湿高盐环境下，钢材的锈蚀问题尤为严重。

FRP管约束UHPC圆柱轴压受力性能研究FRP管约束UHPC圆柱轴压受力性能研究摘要：本文通过实验研究FRP管约束超高性能混凝土（UHPC）圆柱轴压受力性能，重点探讨了FRP管对UHPC圆柱的强度提升和变形控制的影响。

实验结果表明，FRP管约束能够显著提高UHPC圆柱的抗压强度和延性，且FRP管外环绕方式对其受力性能具有重要影响。

1. 引言超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete, UHPC）是一种新型的高性能材料，具有极高的压缩强度和良好的耐久性。

然而，UHPC在轴压受力下的强度和延性仍然存在局限性。

为了进一步提高UHPC的抗压能力和延性，近年来研究者们提出了利用纤维增强聚合物（Fiber-Reinforced Polymer, FRP）管进行约束的方法。

2. 实验方法本实验选取直径为150 mm，高度为300 mm的UHPC圆柱作为研究对象，采用手工拌和的方式制备UHPC样品，并以普通混凝土作为对照组。

将FRP管分别以内环绕和外环绕两种方式约束于UHPC圆柱表面，然后进行轴压试验。

试验采用静载试验机进行，力学性能的测量结果通过传感器实时记录。

3. 实验结果与分析通过对试验数据的分析，可以得出以下结论：3.1 FRP管约束能够显著提高UHPC圆柱的抗压强度。

与对照组相比，FRP管约束后的UHPC圆柱抗压强度提高了约30%。

3.2 FRP管约束能够改善UHPC圆柱的延性。

加入FRP管约束后，UHPC圆柱的延性明显提高，出现了更明显的应变硬化现象。

3.3 FRP管外环绕方式对UHPC圆柱受力性能有重要影响。

与内环绕方式相比，外环绕方式的约束效果更好，能够提供更大的约束压力，从而进一步提高UHPC圆柱的抗压强度和延性。

4. 结论通过实验研究，我们可以得出以下结论：FRP管约束能够显著提高UHPC圆柱的抗压强度和延性。

FRP管外环绕方式能够提供更大的约束压力，进一步增强UHPC 圆柱的受力性能。

FRP筋混凝土的性能和应用研究发布时间：2023-03-02T07:51:56.517Z 来源：《工程建设标准化》2022年20期作者：龚琳[导读] FRP轻质高强，有很好的可设计性，可与海砂组合形成一系列结构形式；而且FRP耐腐蚀能力强，现有研究已表明氯盐环境对其性能没有显著影响，可保证结构长期耐久，由此产生了FRP筋混凝土组合结构。

龚琳广州大学，土木工程学院，广东广州 511400引言混凝土主要是由水泥、砂石骨料和水等拌合而成。

根据统计数据显示[1]，我国水泥产量达到24.1亿，其中绝大部分都用于工程建设中的混凝土，据此计算，每年我国将消耗超过100亿吨的砂石骨料，这相当于10年就挖平一座泰山，而且还需消耗20亿立方米淡水，给我国的资源和环境带来了很大负担。

FRP轻质高强，有很好的可设计性，可与海砂组合形成一系列结构形式；而且FRP耐腐蚀能力强，现有研究已表明氯盐环境对其性能没有显著影响，可保证结构长期耐久，由此产生了FRP筋混凝土组合结构。

1 FRP筋研究1.1 FRP筋性能研究现状（1）力学性能。

郑永峰[2]建议取FRP筋极限抗拉强度的70%～80%作为FRP筋的名义屈服强度。

赵谦[3]对混杂CFRP和GFRP的复合材料筋进行试验，研究表明混杂复合材料筋的弹性模量跟纤维的混合比率有关，强度存在不同的破坏模式，断裂伸长率呈现混杂效应，夹芯混杂筋性能总体高于分散混杂筋，而且混杂复合材料筋能克服GFRP筋刚度低、CFRP筋断裂伸长率低的缺点，具有重要的工程意义。

徐新生等[4]进行了FRP筋力学性能试验研究及混杂效应分析，发现用2种以上不同纤维混合形成的复合筋，不仅可以保证设计抗拉强度，而且其应力-应变曲线呈类似钢筋的屈服平台，可有效提高FRP筋的延伸率。

Huanzi Wang等[5]研究了纤维增强混凝土中FRP筋的抗弯耐久性，发现当暴露于包括冻融循环、高温(60℃)和除冰盐溶液在内的复合环境调节时，极限抗弯强度和延性略有降低。

GFRP管混凝土研究分析杨喜峰【摘要】GFRP管混凝土国际研究现状和国内研究现状和在实际中的应用分析及结论。

【期刊名称】《黑龙江交通科技》【年(卷),期】2012(000)008【总页数】1页(P88-88)【关键词】GFRP管混凝土;国际;国内;现状;分析;结论【作者】杨喜峰【作者单位】涿州市交通运输局【正文语种】中文【中图分类】U445在公路桥梁建设中，最常见的桥梁墩柱是钢筋混凝土结构。

混凝土作为建筑材料已为我们认知。

然而，由于外界环境、自然灾害、材料老化以及一些人为因素的影响，使混凝土的耐久性受到了严重的挑战。

世界各国每年要花巨资用于这些构造的维修和加固。

我国幅员辽阔，地跨温、热两带，海岸线长达8 000 km，又处地震多发区，混凝土所面临的所有难题，在我国均有存在。

加之，设计、施工上的缺陷，不但50年龄期的结构亟待加固，就连20年龄期的桥梁也有加固或拆除的案例。

桥墩是桥梁结构主要承重部件，它不仅承载着上部构造的恒重压力，而且在车辆温度和地震力作用下，还会承担水平力产生的弯矩和剪力，在水下或海洋中的墩柱更要长期忍受水和氯盐的侵蚀。

土木工程的发展，在很大程度依赖于先进的、性能优异的新材料的应用。

工程师们一直在着力寻找强度高、质量轻、耐腐蚀和耐久性好的新材料。

在桥梁新建、改建工程中，不断地用这些新材料更新传统的材料是该领域可持续发展战略的重大课题。

FRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)是一种新型的复合材料。

它是由纤维作为增强材料，由树脂作为基质材料复合而成。

目前，它多用于桥梁加固，新建桥梁结构较为少见。

玻璃纤维增强聚合物GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)俗称玻璃钢，已广泛走入我们的生活。

在工业上已大量用于航空航天、军事、船舶、化工、汽车、建筑等各个领域。

据美国玻璃钢市场调查，汽车和建筑业用量最大，约占全部材料用量的一半。

在建筑市场中具有较好的发展前景。