CFRP钢复合圆管内填混凝土轴压短柱试验研究

cfrp钢管混凝土轴压长柱试验研究 作者：顾威，赵颖华，guwei，zhaoyinghua 作者单位：顾威,guwei(辽宁省交通高等专科学校,辽宁沈阳,110122)，赵颖华,zhaoyinghua(大连海 事大学,辽宁大连,116026) 刊名： 土木工程学报 英文刊名：chinacivilengineeringjournal 年，卷(期)：2007，40(11) 被引用次数：1次 参考文献(10条) 1.顾威.赵颖华.尚东伟cfrp钢管混凝土轴压短柱承载力分析[期刊论文]-工程力学2006(01) 2.顾威.关崇伟.赵颖华圆cfrp钢复合管混凝土轴压短柱试验研究[期刊论文]-沈阳建筑工程学院学报(自然科学版) 2004(02) 3.zhaoyinghua.guwei.wangqingliexperim

钢管高强膨胀混凝土轴压短柱试验研究——由于钢管高强膨胀混凝土与普通钢筋混凝土相比，混凝土的材料性质有改变，必然会引起试件的力学性能的改变，在研究钢管高强膨胀混凝土的力学性能时，不可能完全沿用现有的普通钢管混凝土的研究成果，因此，有必要对钢管高...

为分析再生骨料类型对钢管再生混凝土柱的影响,设计了11根轴压短柱试件,并对其进行了轴压力学性能的试验研究。试件的主要变化参数为截面类型(圆形和方形)、骨料类型(天然骨料、50%天然骨料和50%重钛矿渣再生骨料、50%天然骨料和50%普通再生骨料)和钢管尺寸。结果表明:钢管再生混凝土柱具有和普通钢管混凝土柱相似的受力过程、破坏形态、轴向荷载-位移关系和轴向荷载-应变关系,再生骨料类型的变化对上述性能影响不大;圆形截面试件发生腰鼓状或剪切型破坏,方形截面试件破坏时在钢管表面出现若干处局部凸曲,且沿四个方向的凸曲程度基本相同;对比边长和直径相等的方形和圆形截面试件,由于方形截面试件的横截面尺寸较大,其承载力明显高于圆形截面试件,但方形截面试件峰值荷载对应的位移和应变小于圆形截面试件,且荷载达到峰值后便迅速下降,方形截面试件的延性明显弱于圆形截面试件;钢管再生混凝土柱的承载能力略低于普通钢管混凝土柱;钢管再生矿渣混凝土柱的承载能力一般不低于钢管再生普通混凝土柱;将普通钢管混凝土柱承载力计算式运用于钢管再生混凝土柱时,对于圆形截面试件的计算结果偏于安全,对于方形截面试件,应将该承载力计算值进行一定的折减。

为研究内圆外方复合钢管混凝土柱的轴压承载力,完成了10个试件的轴心受压试验。试验结果表明:达到峰值承载力时,方钢管纵向已屈服、横向尚未屈服;试件的破坏形态为方钢管向外鼓曲、沿纵向局部撕裂,方钢管与圆钢管之间的混凝土已经酥松、局部压碎;大部分试件即使纵向平均压应变达到0.11,尚能承担不小于其峰值承载力70%的轴力;压缩刚度的计算值平均为实测值的83.6%。采用钢管仅提供轴压承载力、不提供横向约束的假定计算得到的试件的轴压承载力,与试验结果符合最好。

为研究外方内圆复合钢管高强混凝土短柱轴心受压性能,完成了三组共23个试件的轴压试验和典型试件的非线性有限元分析。试验结果表明:各试件的破坏形态基本相同,为方钢管向外鼓曲,方钢管与圆钢管之间的混凝土酥松、局部压碎;试验结束时,试件纵向应变达到0.09～0.11,尚能承担约70%的峰值竖向力;按文献[8]有关公式计算得到的试件压缩刚度平均值为实测值的83.6%;采用圆钢管对其管内混凝土提供约束,方钢管对混凝土不提供约束、但提供轴压承载力的计算假定,试件轴心受压承载力计算值与试验值吻合良好;非线性有限元计算得到的竖向力-纵向应变曲线及破坏过程与试验结果符合较好。

参照普通混凝土配合比设计方法,按照再生粗骨料掺入量0、25%、50%、75%和100%制作了长径比为4.0、径厚比为20.75的共五组15个试件,进行轴心受压试验,研究不同再生粗骨料取代率对圆钢管再生混凝土短柱承载能力的影响。结果表明:钢管再生混凝土柱的轴压破坏形态与钢管普通混凝土柱相似,钢管再生混凝土柱的实测弹性极限荷载比钢管普通混凝土柱低,且随再生粗骨料取代率的增加而降低,和再生粗骨料取代率成反比关系。在掺入量合适的情况下,圆钢管再生混凝土柱应用实际是可行的。

钢管混凝土哑铃形轴压短柱试验——进行了10根钢管混凝土哑铃形短柱轴压的试验，本文介绍了试验设计、试验装置和试验情况，并对试验结果进行了分析。

钢管混凝土支架在巷道内完成灌注混凝土,因此需要在支架钢管开孔制成注浆孔并进行补强。结合局部补强方式和现场生产经验设计了3种补强措施(注浆短管、加强板、封孔塞)及其参数,并通过等面积补强法进行验证,3种补强措施满足了现场注浆要求,同时保证了开孔补强效果。通过钢管混凝土短柱试件和注浆孔短柱试件的轴压试验,对设计补强措施的补强效果和部分补强参数对注浆孔短柱力学性能的影响进行分析。试验表明,在短柱轴压试验中,注浆孔短柱的变形、荷载与钢管混凝土短柱接近,满足短柱补强的要求;随着封孔塞厚度和加强板厚度的增加,注浆孔短柱极限荷载明显提高,从钢管混凝土支架等强度要求和支架生产成本考虑,封孔塞、加强板的厚度优选25mm、8mm。

通过33根素混凝土圆柱的单独加固与复合加固的对比试验,对不同加固形式下素混凝土柱轴心受压下的极限承载力、应力-应变关系以及延性等方面进行了研究和分析。结果表明,复合加固素混凝土圆柱充分发挥了cfrp加固和增大截面加固的各自优点,有效地提高了圆柱的承载力和延性,同时大幅度降低了加固成本。

目的研究三种不同因素对再生混凝土配合比的最优组合,探讨再生混凝土在钢管混凝土结构中应用的可能性.方法通过正交试验,分析再生骨料取代量、减水剂掺量、粉煤灰掺量对新配制再生骨料混凝土的影响,找出三种因素的最优水平组合,制作再生自密实钢管混凝土短柱进行轴压试验.结果三种因素的最优水平组合为再生骨料材料50%、减水剂10%、粉煤灰8%,钢管再生自密实混凝土的极限荷载比钢管混凝土的极限荷载低,但最大极限荷载处的位移都是7mm左右.结论钢管再生自密实混凝土的性能与钢管混凝土的性能基本相似,再生混凝土应用于钢管混凝土结构中是完全可行的.

对16根圆cfrp-钢复合管内填砼受弯构件以及4根圆钢管砼受弯构件开展静力试验并分析实验结果。对于未包裹纵向cfrp的试件,其荷载-跨中挠度曲线类似于对应的圆钢管砼构件的曲线;对于包裹纵向cfrp的构件,其荷载-跨中挠度曲线可以划分为以下几个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。圆cfrp-钢复合管内填砼受弯构件的延性要好于圆frp筒内填混凝土受弯构件。对于具有相同钢管约束效应系数的试件,承载力提高率随着纵向cfrp层数的增大而增大。从加载之初直到最大承载力,钢管和cfrp筒在环向和纵向都可以协同工作。纵向受压最大点的环向拉应变最大,纵向受拉最大点的环向压应变最大,纵向受拉最大点的钢管对核心砼没有套箍作用。从加载之初直到大约0．8倍的极限承载力,试件纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定。纵向cfrp可以显著提高试件的刚度。

轴压性能是衡量frp管与钢管复合混凝土柱的一项基本性能指标.通过6根frp管钢管复合混凝土组合短柱的轴压试验,研究了夹层混凝土的类型和厚度、加载方式对轴压性能的影响,并利用有限元软件ansys对试验结果进行了验证.研究结果表明,全截面加载和核心加载两种加载方式下,夹层混凝土类型对组合短柱轴压性能的影响均不明显.全截面加载时,frp管与钢管工作协同性能最好;夹层混凝土厚度较大的试件的承载力与延性性能较好;核心加载时,夹层混凝土厚度大的试件延性较好,但承载力较差.

cfrp-钢管混凝土轴压短柱承载力分析 笫23卷第1期vo1.23no.1 2006年1月jan.2006 工程 eng眦ering 力学 mechanics149 文章编号:1000.4750(2006)01.0149.05 cfrp一钢管混凝土轴压短柱承载力分析 顾威,赵颖华,尚东伟2 (1.大连海事大学交通工程与物流学院,大连116026:2.沈阳市建筑研究院,沈阳 110016) 摘要:对cfrp.钢管混凝土轴压短柱这种新型构件的受力性能进行了理论分析,提 出了此类构件承载力计算的 基本假定;采用极限平衡法,推导出钢管屈服时构件承载力和碳纤维片拉断时构件 极限承载力的解析计算式;对 8根cfrp-钢管混凝土轴压短柱和4根钢管混凝土柱的极限承载力进行试验研究, 并将解析分析结果与实验数据 比较,证明了提出的解析计算式的正确性

通过对10根内置碳纤维复合材料(cfrp)圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱的承载力进行对比试验,分析了cfrp含量、偏心距和长细比等参数对试件性能的影响。结果表明:在长细比相同的条件下,随着偏心距的增大,相同cfrp含量的方钢管高强混凝土柱承载力降低;在长细比和偏心距相同的情况下,随着cfrp含量的增加,方钢管高强混凝土柱承载力有显著提高,对核心混凝土约束效应增加,增强了构件的延性;随着长细比的增大,相同cfrp含量和相同偏心距的方钢管高强混凝土柱承载力降低。试验结果为进一步分析和推导承载力公式打下了基础。

内置cfrp圆管的方钢管混凝土中长柱偏压试验——通过对1o根内置碳纤维复合材料(cfrp)圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱的承载力进行对比试验，分析了cfrp含量、偏心距和长细比等参数对试件性能的影响。结果表明：在长细比相同的条件下，随着偏心...

钢管对混凝土的套箍作用是钢管混凝土在受压后期受力性能的主要优势。但是实际工程中常出现混凝土与钢管脱粘的现象,对套箍作用的发挥产生不利的影响。进行了钢管混凝土单圆管短柱偏压试验研究,脱粘空隙的模拟采用预先放置双面涂油的镀锌板,并在混凝土浇筑5~6h后拔出的方法。试验的参数包括脱粘弧长率和含钢率。试验结果表明,这种模拟脱粘的方法是可行的。所有试件均为弯曲破坏,脱粘对试件的破坏模式没有影响,但有脱粘试件的曲率稍小于无脱粘试件。随脱粘弧长率的增大,试件极限承载力和延性均降低;而随着含钢率的增大,脱粘的不利影响程度降低。

钢管混凝土复合柱(简称"复合柱")是以钢管混凝土为柱肢、以钢筋混凝土板为缀板的新型组合柱。复合轴压短柱以缀板压碎为破坏特征,钢管混凝土柱肢没有达到其自身的承载力。因此,在复合短柱的轴压承载力叠加计算时,钢管混凝土柱肢的承载力应进行折减。本文采用有限元分析方法,通过变形协调条件,得到缀板压碎时,钢管混凝土柱肢分担的荷载,将其与其承载力的比值定义为柱肢承载力折减系数。讨论了选取不同理论计算钢管混凝土柱肢承载力时应采用的折减系数值及其受套箍系数影响的规律。分析结果表明,当采用统一理论计算钢管混凝土柱肢承载力时,对应的柱肢承载力折减系数趋于一个定值;而采用极限平衡理论计算时,折减系数随着套箍系数的增大而减小,折减系数与套箍系数之间的关系可通过简单的线性拟合得到。

进行了20个方钢管约束钢筋混凝土短柱的轴压力学性能试验研究,试验的主要参数为钢管宽厚比(50,70和100)和混凝土强度(c50,c80)。试验结果表明:方钢管约束钢筋混凝土柱中被分隔钢管的高度对其轴压承载力和延性无明显影响。随钢管宽厚比增大和混凝土强度的提高,轴压短柱的延性降低。采用弹塑性应力分析方法对钢管进行了全过程应力分析,分析结果表明,方钢管约束钢筋混凝土轴压短柱的峰值荷载点并不对应钢管的屈服点,钢管在轴压短柱达到峰值荷载后屈服。根据试验结果和钢管的应力分析结果,建立了方钢管约束钢筋混凝土短柱的轴压承载力计算式,试验结果与计算结果吻合良好。并提出了设计建议。

mgo钢管自应力混凝土短柱轴压试验研究——实验研究了添加mgo膨胀剂自应力钢管混凝土短柱轴压下的力学性能．研究分析了初始自应力对其强度和变形能力的影响．试验结果表明由于钢管约束膨胀产生的自应力使核心混凝土三向受压，提高了组合柱的轴压极限承栽力；自应...

本文对3根冷弯型方钢管高强混凝土短柱进行了轴心受压试验,并分析了冷弯型方钢管高强混凝土轴心受压短柱的受力性能及变形特点。提出了典型荷载-应变全过程曲线,并分析了各阶段的受力性能。得到如下结论:冷弯型方钢管高强混凝土短柱充分利用了高强混凝土抗压与钢材抗拉的材性特点,其极限承载力较普通方钢管混凝土更高;短柱试件承载力的下降取决于方钢管的局部屈曲与核心混凝土失去三向受力状态并被压碎的程度;冷弯型方钢管高强混凝土的极限承载力本质上主要由冷弯型方钢管局部屈曲控制;冷弯型方钢管高强混凝土轴压短柱后期延性较差,但含钢率越大,其后期残余承载力越大。

对9根方钢管珊瑚混凝土短柱进行了轴压试验研究,以试件高度、方钢管壁厚及截面边长为变量,探究了含钢率、长细比对极限承载力的影响。通过引入核心珊瑚混凝土强度提高系数,分析了套箍增强作用。将核心珊瑚混凝土分为有效约束区和非有效约束区,并分别进行了受力分析,提出了承载力计算公式,并比较了计算结果与试验结果,以验证其合理性。

表1试验构件尺寸 直径d/mm 201.3 200.9 200.3 199.8 198.9 类型 空钢管 钢管混凝土 构件 hc-200-2.0a hc-200-2.0b c-200-2.0a c-200-2.0b c-200-3.0 长度l/mm 400.0 397.5 401.0 400.0 398.0 厚度t/mm 1.98 2.00 1.99 2.00 2.98 混凝土 concrete 金伟良，张翔，陈驹 （浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310058） abstract:aseriesofstubcolumntestswereperformedonthin-walledcircleconcrete-filledtubes.thetestspecimensincludeshollowsteel tubesandc