RP约束混凝土柱徐变特性的理论分析

FRP 约束混凝土柱徐变特性的理论分析

陶 忠 于 清

(福州大学土木建筑工程学院 福州 350002)

摘 要:提出了FR P 约束混凝土的徐变分析模型和计算方法,分析了加载龄期和持荷时间、轴压比、含FR P 率、FR P 强

度和混凝土强度等因素对徐变特性的影响规律。然后提出考虑徐变影响后的FR P 约束混凝土在轴心受压时的应力-应变关系模型,在此基础上,利用数值方法计算出FR P 约束混凝土轴心受压构件考虑徐变影响的荷载-变形关系全过程曲线,并分析了轴压比、长细比、含FRP 率、FRP 强度和混凝土强度等不同参数情况下徐变对FRP 约束混凝土柱承载力的影响。

关键词:FRP 约束混凝土 柱 徐变 徐变系数 应力-应变关系模型 承载力

THEOR ETICAL ANALYSIS OF THE C REEP CHARACTER ISTICS OF

FRP -CONFINED CONCRETE COLUMNS

Tao Zhong Yu Qing

(College of Ci vil Engineeri ng and Architecture,Fuz hou University Fuz hou 350002)

Abstract :An attempt to predict the ti me -dependent behavior of FR P -confi ned concrete columns by means of a model that is proposed in

this paper.Based on the theoretical model,infl uence law of the loadi ng time,ti me under sustained l oading,load ratio,FRP ratio and s trength of the materials on the creep characteris tics is analyzed.An attempt to predict the s tress -strai n relations of the core concrete after s ustaining axiall y c ompressive load by means of a model that is proposed in this paper.The load -deformation behavior of the FR P -confi ned c onc rete columns was c omputed,and the influence of the changing load ratio,slenderness ratio,FRP rati o and strength of the materi als on the bearing capacity of the members after creep was discus sed.

Keywords :FRP -confined concre te col umn creep creep coefficient stress -s train model bearing capaci ty

第一作者:陶 忠 男 1973年1月出生 讲师 博士研究生收稿日期:2001-01-04

随着FRP 约束混凝土在桥梁、各类民用建筑、海洋和近海、地下工程等建筑结构中应用的日益增多,其徐变问题亦变得越来越突出,但目前尚未见相关的理论和试验研究方面的报道。

本文提出FRP 约束混凝土的徐变分析模型和计算方法,分析了FRP 约束混凝土轴压构件徐变变形特点。然后考虑徐变的影响,对FRP 约束混凝土轴压构件的承载力进行了理论分析,进而考察了不同参数情况下徐变对轴压构件承载力的影响。1 徐变模型及徐变计算方法111 FRP 约束混凝土的徐变模型

要进行FRP 约束混凝土的徐变计算,必须首先确定其徐变模型。

影响混凝土徐变的因素很多,内部因素有水泥品种、骨料含量和水灰比等。外部因素有加荷龄期、加荷应力比(加荷应力与混凝土强度之比)、持荷时间、环境相对湿度、结构尺寸等[1]

。描述混凝土徐变

特性的模型有很多[1],例如ACI (1992)[2]

、CEB P FIP (1984,1990)

[3]

和B P-KK

[1]

模型等。但没有一种模

型能将上述影响混凝土徐变的所有因素都考虑进

去,因而各模型都有其一定的适用范围。

FRP 约束混凝土的徐变特性和非约束混凝土的区别主要在于:(1)当混凝土被外围FRP 管所包裹时,FRP 约束混凝土处于密闭状态,与周围环境基本没有湿度交换;(2)FRP 约束混凝土在受力过程中,

混凝土由于受到FRP 的约束可能会处于复杂受力状态。

混凝土徐变模型一般以徐变系数U (t ,S )的形

式来表达[1]

,U (t ,S )为混凝土徐变与S 时刻加载结束时的即时弹性应变之比,即:

U (t ,S )=

E cc (t )R P E (S )

(1)

式中 R )))作用在混凝土上的常应力;

E cc )))R 作用下混凝土的徐变应变;E (S ))))龄期S 施加荷载时混凝土的弹性模量。

为了便于FRP 约束混凝土徐变特性的全过程分析,参考式(1)所示的形式,本文定义FRP 约束混凝土的徐变系数U (t ,S )为混凝土徐变E cc (t )与S 时刻加载结束时的即时纵向应变E S 之比,即:

12 Industrial Construction 2001,Vol 131,No 14

工业建筑 2001年第31卷第4期