FRP约束混凝土柱快速荷载下力学性能试验研究
【摘要】:
近年来,纤维增强复合材料(简称FRP)优良的力学性能日益得到人们的关注,被广泛用于混凝土结构及其他结构的加固中,并寄期望应用于普通结构的抗震加固与防护结构的抗爆加固,而目前对其快速荷载下的力学性能研究较少。为此,本文共通过64根(25组)圆柱体试件分别对FRP约束混凝土的单调静力(0.00001/s)加载、单调快速(0.0149/s~0.357/s)加载和等幅多循环快速(0.0149/s)加载进行了试验研究和理论分析,并采用有限元分析软件ABAQUS对GFRP约束混凝土进行了静力建模分析,模拟值和试验值吻合较好,从而对FRP约束混凝土静力和快速荷载下力学性能有了较为深入地了解。
FRP约束混凝土静载下极限强度较素混凝土显著提高,且随包裹层数的增多而基本呈线性增长,但随混凝土强度提高,极限强度提高幅度没有呈现逐渐增高的趋势,虽然各种强度下极限强度有不同程度的提高。且静载情况下,约束混凝土相对素混凝土极限应变有很大程度的提高,即延性有所改善,更有利于抗震加固。FRP约束混凝土在单调静力加载下强度提高其原因在于:FRP套箍对混凝土进行约束,迫使混凝土处于三向受压状态,从而达到提高混凝土强度的目的。
FRP约束混凝土快速加载下的极限强度随应变速率的增加而提高,与对数应变速率呈线性关系,其斜率α(极限强度的应变速率敏感性系数)与约束比ξ不呈线性关系,逐渐变缓。快速荷载下的极限应变随应变速率的增加而增大,亦大致与对数应变速率呈线性关系,其斜率β(极限应变的应变速率敏感性系数)大致与约束比ξ呈线性关系。FRP强约束混凝土在快速荷载作用下,其初始弹性模量与静载下基本相同,全过程应力应变曲线与静载下的双线性关系有较大区别,表现为明显的曲线特征。
FRP约束混凝土在较高应变幅值的等幅有限次快速重复加载作用下,其“抗力”与环线刚度衰减不大并有收敛趋势。经重复加载后的静力试验表明,应力应变曲线与静力单调加载有较大差别,尤其是强约束状态,初始弹性模量较大幅度的降低,存在线性化的趋势,但不影响其最终的静载强度,且极限应变有一定的提高。这些性能表明,将FRP约束混凝土应用于普通结构的抗震加固与防护结构的抗爆加固是完全可行的。
运用损伤理论分析了FRP约束混凝土快速单调加载和等幅多循环加载作用下的损伤过程及FRP约束混凝土的损伤机理,认为对FRP约束混凝土的分析应采用弹塑性损伤模型,该模型才能较好的描述其损伤演变过程。
运用ABAQUS有限元软件对FRP约束混凝土进行静力加载分析,试验值和模拟值吻合较好。
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1 |
刘华新;谷志民;毕重;王学志;;碳纤维增强复合材料约束混凝土的温度应力分析[J];混凝土与水泥制品;2010年05期 |
2 |
张大伟;顾祥林;李翔;张伟平;;不同环境下碳纤维布约束混凝土的受压性能[J];结构工程师;2007年03期 |
3 |
苏骏;毕辉;窦俊;;ANSYS在CFRP约束混凝土方柱受压分析中的应用[J];四川建筑科学研究;2010年04期 |
4 |
高威伟;尹永兵;曹元秀;;UCfber在钢筋混凝土截面弯矩-曲率计算中的应用[J];吉林交通科技;2008年04期 |
5 |
王双剑,王元丰;轴心受压FRP约束混凝土柱应力—应变关系曲线计算[J];北京交通大学学报;2004年04期 |
6 |
周长东,黄承逵;玻璃纤维聚合物约束混凝土方柱简化分析模型[J];哈尔滨工业大学学报;2004年05期 |
7 |
袁华,薛元德,梁中全;混杂FRP管约束混凝土组合梁的研究-Ⅰ:抗弯性能研究[J];玻璃钢/复合材料;2004年02期 |
8 |
王双剑,王元丰;FRP约束混凝土与钢管混凝土构件性能比较[J];建筑技术;2004年11期 |
9 |
柏洁,曹新明;约束混凝土对受弯构件刚度的影响分析[J];中国建设信息;2005年06期 |
10 |
贺玲凤;何唯平;;芳纶纤维加强混凝土抗压性能研究[J];建筑科学;2005年06期 |
11 |
李杰;薛元德;李文晓;;纤维增强塑料管约束混凝土本构模型试验研究[J];同济大学学报(自然科学版);2007年04期 |
12 |
孙刚;康香萍;蔡健;;方形钢管混凝土的本构关系(英文)[J];科学技术与工程;2007年23期 |
13 |
于秀梅;;国外FRP约束混凝土短柱计算模型简介[J];西部探矿工程;2009年03期 |
14 |
张力文;孙卓;张俊平;;FRP约束混凝土力学性能影响因素分析[J];材料导报;2009年08期 |
15 |
杨坤;史庆轩;王秋维;门进杰;;高强箍筋约束混凝土轴心受压性能分析[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2009年02期 |
16 |
赵文艳,张素梅;反复荷载下约束混凝土本构关系模型与应用[J];大庆石油学院学报;2003年02期 |
17 |
王庆利;朱贺飞;高轶夫;;圆CFRP-钢管约束混凝土轴压力作用下的本构关系[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2007年02期 |
18 |
林峰;Stangenberg Friedhelm;顾祥林;;考虑加载历史的约束混凝土动力本构模型[J];同济大学学报(自然科学版);2008年04期 |
19 |
张月弦,薛元德;FRP约束混凝土的基本力学性能[J];玻璃钢/复合材料;1999年06期 |
20 |
金熙男,潘景龙,来文汇,王雨光;外包纤维加固混凝土短柱轴压力学性能[J];低温建筑技术;2002年02期 |
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