GFRP 管混凝土柱不同长细比轴压力学性能研究
钢管混凝土中长柱轴压力学性能试验研究
钢管混凝土中长柱轴压力学性能试验研究发布时间：2022-07-14T07:19:30.747Z 来源：《城镇建设》2022年5卷第3月第5期作者：纪建军[导读] 本文对一组钢管混凝土(CFST)中长柱的轴压力学性能开展试验研究，得到试件的加载过程、破坏形态纪建军广州大学土木工程学院，广东省广州市 510006摘要：本文对一组钢管混凝土(CFST)中长柱的轴压力学性能开展试验研究，得到试件的加载过程、破坏形态、应变发展过程和轴力-柱中纵向应变曲线。
研究结果表明：钢管混凝土中长柱在轴压荷载作用下发生整体弯曲破坏，试件中部出现明显的受压区和受拉区，且由于钢材和核心混凝土的相互作用，钢材和混凝土的力学性能得到充分发挥。
关键词：钢管混凝土；中长柱；轴压性能；试验研究 Abstract: This paper presented an experimental study of medium-long concrete-filled steel tube (CFST) columns under axial compressive loading. The loading process, failure mode, strain development process and axial force-longitudinal strain curve in the middle height of column were obtained and analyzed. The results show that the CFST column presents global bending failure. A compression zone and a tension zone are observed at the middle of the specimen. Due to the interaction between steel and core concrete, the mechanical properties of steel and concrete are fully utilized. Key words: Concrete-filled steel tube; Medium long column; Axial compressive performance; Experimental study 钢管混凝土(Concrete-Filled Steel Tubular CFST)柱因具有良好的抗震性能、抗火性能和方便施工等特点，已被广泛应用于高层建筑和大跨桥梁结构中。
玻璃纤维聚合物加固混凝土柱的力学性能研究
玻璃纤维聚合物加固混凝土柱的力学性能研究一、综述随着现代建筑技术的飞速发展，高层建筑和基础设施对结构材料的性能要求越来越高。
混凝土结构因其良好的抗压性能和低成本而广泛应用，但在地震多发区和高灾害区域的建筑中，传统混凝土结构的抗震性能存在不足。
通过添加增强材料来提高混凝土柱的力学性能成为了研究的重点。
玻璃纤维聚合物（GFRP）是一种由高性能玻璃纤维和环氧树脂复合而成的新型复合材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀和易施工等优点。
GFRP在混凝土结构加固领域得到了广泛关注和应用，成为了提高混凝土柱力学性能的有效手段。
本文综述了近年来关于GFRP加固混凝土柱的力学性能研究，主要内容包括GFRP加固混凝土柱的荷载位移曲线、疲劳性能、抗震性能以及长期使用性能等方面的研究。
通过对这些研究的总结和分析，旨在为GFRP加固混凝土柱的设计和应用提供理论依据和技术支持。
本文仅提供了一种思路，实际的写作过程中可能需要根据具体的研究背景和目的进行扩展或修改。
1. 研究背景及意义随着现代建筑的发展，建筑结构对材料性能的要求越来越高。
传统的混凝土柱在承载能力和抗震性能上存在一定的局限性。
如何在保证建筑美观、施工周期短等条件下提高混凝土柱的性能成为了一个亟待解决的问题。
玻璃纤维聚合物（GFRP）作为一种新型复合材料逐渐应用于混凝土柱的加固改造中，取得了显著的成果。
本文将对玻璃纤维聚合物加固混凝土柱的力学性能进行深入研究，并探讨其在这方面的应用价值。
传统混凝土柱在承载能力、抗震性能方面存在诸多不足。
随着建筑物的高度不断增加和地震灾害的频繁发生，如何提高混凝土柱的性能以适应日益恶劣的环境变得尤为重要。
在此背景下，研究者们开始寻找一种能有效提高混凝土柱承载力和抗震性能的方法。
本研究将对玻璃纤维聚合物加固混凝土柱的力学性能进行深入分析，通过对比实验数据、理论分析和数值模拟，评估GFRP加固混凝土柱在不同受力状态下的性能表现。
还将探讨不同纤维类型、加固方式以及龄期等因素对其力学性能的影响，为实际工程应用提供理论依据。
CFRP和GFRP加固钢筋混凝土方柱的受力性能研究
CFRP和GFRP加固钢筋混凝土方柱的受力性能研究1. 研究背景和意义我国自 1997 年开始从国外引进纤维复合材料加固混凝土结构技术研究，纤维布加固技术具有施工方便、可包裹各种复杂形状的结构横截面，且不增加自重等优点，使得该技术成为了研究和工程应用的热点[4]。
碳纤维是纤维加固技术中运用最多的材料，其具有很高的抗拉强度，可达到钢材的 10 倍以上；具有很高的弹性模量，达到了钢材的 2 倍左右，；具有很低的密度；具有很强的耐久性，对于酸、碱、盐的腐蚀都能抵抗，不会生锈；柔韧性很好，可以包裹各种复杂形状的结构横截面；便于施工，有较好的可修复能力。
以上的众多优点使得碳纤维布与玻璃纤维布成为了工程中常用的粘贴加固材料。
碳纤维由于自身延伸率低，性质脆等特点，在地震时易产生崩断，使得加固突然失效，且生产成本较高。
玻璃纤维的耐碱性较差，会引起与结构结合程度不高，降低加固强度，且相较于碳纤维其抗拉强度较低。
而通过将两种纤维进行组合，来增强与改良其中的单一纤维的部分性能，并且降低生产成本，使材料兼顾实用性并具备更好的经济效益，让该材料具有承载初期高模量，屈服阶段高极限，破坏阶段高延性等特性[6]。
2. 国内外研究现状2.1 单一材料纤维布加固钢筋混凝土结构研究现状由于各国研究人员的试验与理论方面的研究，使得纤维布加固技术在实际工程中的应用迅速增加，多个国家相继编写了相应的要求与规范：1984 年，瑞士联邦材料实验室((EMPA)最早开始了 FRP 加固混凝土结构的研究，并成功将其应用于工程实际。
1998 年，欧洲为探究纤维加固技术而成立了相关研究机构，并发布了《高性能纤维复合材料加固混凝土结构设计指南》[11]。
1991 年，美国混凝土创办了研究纤维加固技术的组织，以针对纤维复合增强材料进行相关研发与试验，并在 2004 年颁布了一个 FRP 加固相关的试验指南[12]。
1996 年，我国清华大学、东南大学、中冶建研总院在“九五”国家重点项目“纤维材料加固修复混凝土结构技术研究开法与应用”的资助下，对 FRP 加固混凝土结构的关键技术进行了研究，这是我国内对这项技术研究的先例[13]。
玻璃纤维增强混凝土墙板的力学性能研究
玻璃纤维增强混凝土墙板的力学性能研究一、研究背景随着建筑行业的发展和科技的进步，玻璃纤维增强混凝土（GFRP）作为一种新型的建筑材料，受到了越来越广泛的关注和应用。
GFRP材料具有优异的力学性能，尤其是其高强度、高模量、轻重比低等特点，在墙板的建造中被广泛应用。
本文旨在研究GFRP墙板的力学性能，为其应用提供一定的理论支持。
二、研究内容1.实验材料本研究采用的GFRP墙板的尺寸为2000mm×1000mm×50mm，其中GFRP纤维采用的是E-glass纤维，直径为13μm，长度为50mm。
混凝土的强度等级为C30，水泥采用的是普通硅酸盐水泥。
同时，还采用了普通混凝土墙板作为对照组。
2.实验方法（1）材料准备：将混凝土按照一定比例配制好，并用振动器进行振动，以确保混凝土的密实性。
将GFRP纤维与混凝土充分搅拌，制备出GFRP混凝土。
（2）试验设计：将试验分为两组，一组为GFRP墙板试验组，另一组为普通混凝土墙板对照组。
分别进行力学性能测试，如弯曲强度、抗压强度、冻融循环试验等。
（3）试验结果分析：对试验结果进行统计分析，并对GFRP墙板的力学性能进行评估。
三、实验结果1.弯曲强度经过弯曲试验后，GFRP墙板的弯曲强度为25.6MPa，而普通混凝土墙板的弯曲强度为19.2MPa。
这表明GFRP墙板具有更高的弯曲强度，能够承受更大的荷载。
2.抗压强度经过抗压试验后，GFRP墙板的抗压强度为41.5MPa，而普通混凝土墙板的抗压强度为30.2MPa。
这表明GFRP墙板具有更高的抗压强度，能够承受更大的压力。
3.冻融循环试验经过冻融循环试验后，GFRP墙板的表面无明显剥落和龟裂现象，而普通混凝土墙板表面出现了明显的剥落和龟裂现象。
这表明GFRP墙板具有更好的耐久性和抗冻融性能。
四、实验结论本研究对GFRP墙板的力学性能进行了深入探究，经过实验结果分析，得出以下结论：1.GFRP墙板具有更高的弯曲强度和抗压强度，能够承受更大的荷载和压力。
GFRP管约束钢管混凝土加劲混合柱轴压力学性能试验研究
GFRP管约束钢管混凝土加劲混合柱轴压力学性能试验研究李双蓓;潘星年;陈宇良;秦康
【期刊名称】《混凝土》
【年(卷),期】2022()5
【摘要】为改善钢管混凝土加劲混合构件因外围钢筋混凝土与核心钢管混凝土的性能差异较大,无法协同工作至破坏的缺点,提出了一种新型组合构件:GFRP管约束钢管混凝土加劲混合柱(FCECFST),将其与普通钢管混凝土加劲混合柱(CECFST)、钢管混凝土柱、GFRP管约束钢筋混凝土柱进行轴压试验对比,分析4种不同组合构件的力学性能和破坏形式。
结果表明:在GFRP管约束下,FCECFST承载力比CECFST提高9.6%,延性系数提高295.5%;加载后期GFRP管有效限制了钢筋混凝土和钢管混凝土的横向变形,试件承载力出现二次强化,荷载可以达到第二次峰值,构件各部分能够协同工作至破坏。
【总页数】6页(P31-36)
【作者】李双蓓;潘星年;陈宇良;秦康
【作者单位】广西大学土木建筑工程学院;广西大学程防灾与结构安全教育部重点实验室;广西科技大学土木建筑工程学院;广西建工轨道装配式建筑产业有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TU528.571
【相关文献】
1.钢管再生混凝土与钢筋再生混凝土轴压短柱力学性能对比试验研究
2.钢管约束粉煤灰钢筋混凝土轴压短柱力学性能试验研究
3.角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱轴压性能数值研究
4.不同加劲的方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究
5.圆钢管约束轻骨料钢筋混凝土轴压短柱力学性能试验
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
FRP加固钢管混凝土圆柱轴压性能研究的开题报告
FRP加固钢管混凝土圆柱轴压性能研究的开题报告一、研究背景随着我国经济的快速发展，建筑工程的规模和数量都在逐年增加。
而钢管混凝土圆柱作为一种重要的结构形式，在工程实际应用中得到了广泛的推广和应用。
但是，由于钢管混凝土圆柱中普遍存在的破坏方式——约束混凝土壳层剥落——导致了其承载能力不足，严重制约了其在高层建筑或桥梁工程中的应用。
钢材与混凝土复合成钢管混凝土圆柱后，能够使钢管与混凝土固定为一体，充分协同工作，发挥各自的优势，加快结构料能传递，提高了承载能力，但是在使用过程中仍然会出现钢筋锈蚀以及混凝土龟裂或剥落等问题。
为了解决以上问题， FRP加固技术的应用也得到了广泛的关注。
二、研究目的本研究旨在通过对钢管混凝土圆柱的轴压性能进行研究，探讨FRP加固技术在钢管混凝土圆柱中的应用效果，从而提高该结构体系的承载能力，为工程实际应用提供技术支持。
三、研究内容1.分析钢管混凝土圆柱约束混凝土壳层剥落的原因及危害；2.研究FRP加固钢管混凝土圆柱的轴心受压试验方法，并进行试验；3.分析FRP加固技术对钢管混凝土圆柱轴压承载力的影响，并与未加固圆柱进行对比；4.分析FRP加固技术对钢管混凝土圆柱弹性模量、刚度等力学性能的影响；5.通过测量与分析，对FRP加固钢管混凝土圆柱的外观变化、锈蚀情况等进行评估与分析。
四、研究意义本研究通过对钢管混凝土圆柱的加固改造，提高了其承载能力，使其适应更高层次的工程建设需求。
同时，该研究还将有助于推动FRP加固材料在结构强度提高和加固技术的推广应用。
通过推广该技术应用，将能够为工程建设、环保、节能等方面提供有力的技术支撑，具有较好的经济与社会效益。
FRP约束混凝土圆柱轴压力学性能研究综述
第十三届全国现代结构工程学术研讨会
置ＣＦＲＰ管后，浇捣实心混凝土（如图１（ｆ）），由刘永军等人［６１为了解决含Ｈ心构件的耐火问题 而提出，环形混凝土越厚，该组合柱的耐火效果越好。 随着现代工程向大跨度、高耸、智能化方向发展，ＦＲＰ约束混凝土组合结构的形式能很好地适用这种 需求，符合现代施工技术的工业化要求。愈来愈多的工程实践成功应用，从各类民用建筑，到桥梁、海洋、 地下工程等结构。与此同时，国内外学者也更加关注ＦＲＰ约束混凝土组合结构土木工程中的各项应用，对 其理论与实践的研究也在积极开展。
１３０４
工业建筑２０１３增刊
第十三届全国现代结构工程学术研讨会
发展很快，持荷１３０ ｄ之后的变形发展趋缓。由于长期荷载的作用，可使ＦＲＰ约束混凝土轴心受压短试件 的极限变形减小。长期荷载作用与否对ＦＲＰ约束混凝土轴心受压短试件的极限承载力影响很小。马卫华等
【１
９】采用后张预应力法对混凝土柱施加初始应力，然后采用附加刚性千斤顶加载法进行模拟ＦＲＰ加固混凝土
工业建筑２０１３增刊
１３０３
第十三届全国现代结构工程学术研讨会
约束试件随着混杂纤维布中芳纶纤维含量的增加，承载力增长越显著，ＩｑＦＲＰ显著改善了柱的延性性能，但 随着高延性纤维在ＨＦＲＰ布中比例的增加，对混凝土柱延性的改善有限。对于相同层数纤维布约束柱，随 着ＨＦＲＰ中芳纶纤维含量的增加，承载力增长越显著；ＨＦＲＰ中芳纶纤维含量相同时，随着聚酯纤维含量的 增加，承载力增加越显著。通过延性指数较好的分析了约束混凝土柱的变形性能。同种纤维布约束混凝土 试件随着纤维布层数的增加，延性指数值增大，说明其随着纤维布层数的增加，延性越好。李杰等ＩｌｏＪ通过 １４根ＦＩ冲管混凝土构件弯曲、轴压、偏压试验试验结果表明，经过环向、＋４５。和纵向混杂铺层设计的ＦＲＰ 管混凝土能有效地提高构件的承载力，构件具有很大的变形能力； 合结构能有效地提高构件的承载力，且构件具有很大的变形能力。 对于ＦＲＰ厚度或含ＦＲＰ率的影响，霍宝荣等【１ｌ】进行了２ｌ根圆柱在包裹不同的ＦＲＰ布种类和层数下的 力学性能的研究发现，两种纤维布加固后的ＲＣ柱的承载力有明显提高，ＣＦＲＰ布的承载力比ＢＦＲＰ布的高， 加固效果与所选用的纤维布种类、层数有关，但是ＢＦＲＰ和ＣＦＲＰ两种纤维布的加固效果差距不明显。同时， 约束混凝土的延性也有不同程度的提高，ＣＦＲＰ布的应变比ＢＦＲＰ布的大，包裹层数越多加固效果越好。周 乐等［砼１通过４根ＦＲＰ管高强混凝土组合柱的轴压试验，研究ＦＲＰ管纤维缠绕角度、ＦＲＰ管厚度等参数对组 合柱受力性能的影响。在荷载作用初期，说明此时ＦＲＰ管对混凝土的约束作用不明显，即与缠绕角度和ＦＲＰ 管厚关系不大；随着荷载继续增加，试件的极限承载力随缠绕角度的减小而增大，随管壁厚度的增大而增
不同直径的GFRP筋力学性能试验研究
不同直径的GFRP筋力学性能试验研究GFRP（Glass Fiber Reinforced Polymer）被广泛应用于加固和修复混凝土结构中，具有优异的力学性能和耐久性能。
然而，针对不同直径的GFRP筋材料的力学性能试验研究还相对较少。
本文旨在研究不同直径的GFRP筋材料的力学性能，为工程实践提供参考。
在试验过程中，选择了3种不同直径的GFRP筋材料进行试验，分别为直径为8mm，12mm，16mm。
首先对这些材料进行拉伸试验，测量其抗拉强度和弹性模量。
试验结果表明，随着直径的增加，GFRP筋的抗拉强度和弹性模量均呈现增加的趋势。
这是因为较大直径的GFRP筋具有更高的纤维含量，使得材料的强度和刚度都有所增加。
接下来进行了弯曲试验，测量了不同直径GFRP筋的屈服强度、极限弯矩和挠度。
试验结果显示，随着直径的增加，GFRP筋的弯曲承载能力也增加。
这是因为较大直径的GFRP筋能够提供更大的截面面积来承受外部荷载。
此外，还对不同直径的GFRP筋进行了剪切试验，测量了其剪切强度。
结果显示，GFRP筋的剪切强度随着直径的增加而增加。
这是因为较大直径的GFRP筋能够提供更大的剪切面积来承受剪切力。
最后，对不同直径的GFRP筋进行了循环加载试验，研究了其在循环荷载下的性能表现。
试验结果显示，较大直径的GFRP筋具有更好的循环性能，能够承受更多的循环荷载。
综上所述，通过对不同直径的GFRP筋材料进行力学性能试验的研究，得出了以下结论：较大直径的GFRP筋具有更高的抗拉强度、弯曲承载能力和剪切强度，同时具有更好的循环性能。
这些研究结果对GFRP筋材料在工程实践中的选择和应用提供了重要的参考。
然而，需要注意的是，本研究仅涉及到了有限的直径范围，今后还需要进一步扩大样本数量和范围，以更全面地研究不同直径的GFRP筋材料的力学性能。
GFRP管钢筋混凝土短柱力学性能研究
ＱＡ Ｌ －０ ＱＡ Ｌ －１ ＱＡ－ Ｈ１ Ｑ－１ Ｌ
Ｃ０ ３ Ｃ０ ３ Ｃｏ ６ Ｃ０ ３
Ｏ ６ ２ ｌ ６ ２ 中ｌ ６ ２ １
０ 士 ． ＠１０ ６５ ０ 士 ． ＠１０ ６５ ０ 士 ． ＠１０ ６５ ０
等… 。与钢管混凝土相 比其造价低 、 抗腐蚀性 能强 、 维护费用低 。 在试件 的中间截面处 ， 按间隔 ９ 。 称布置 １２ ３ ４四个点 ， ０对 ，，， 本文主要研究影 响套管 混凝 土轴压 性 能 的部 分 因素 ， ： 如 不 在每个点上横纵粘贴 ２个应变片 ， 来测定 中间截 面的横 向应 变 用 同混凝土强度等 级 、 同受 力方 式 、 同配 筋率 等 。并 研究 了 同 和纵向应变 。且在试件 的中间截 面处 每隔 １０ 垂 直于试 件轴 线 不 不 ２。
２ 各 板 在 流 场 中 自由 振 动 时 横 向振 型 完 全 相 同 ； ）
其 中， 为板 的抗弯 刚度 ； ｍ为板的单位长度质量 ；。为结构 ｃ 阻尼系数 ； ６为 Ｄ Ｒ Ｃ函数 ； 为 弹簧 的线 性 刚度 系数 ； 为非 ＩＡ Ｋ 线性刚度系数 ； ｙ为板 的共 同振 幅。运用 Ｒ Ｔ — Ａ Ｅ Ｋ Ｎ离 散化 ＩＺＧ Ｌ Ｒ Ｉ
全 截 面 受 压 全 截 面 受 压 全 截 面 受 压 全 截 面 受 压
２ ２ ２ ２
注：） Ａ为核 Ｉ混凝 土受压 ； Ａ为全截面受压 ；） －１为无套管混凝 土柱 １Ｈ 心 Ｑ ２ ＱＬ
对 于全截 面轴心受压试件而言 ， 破坏形态 和破坏 过程与核 其
心混凝 土轴 心受 压试 件基 本相 似。对于无 管 的试件来 说 当加载
变形 能力都基本相 同； Ｆ Ｐ管有很 强的约束能力 ， ＧＲ 由于 Ｇ Ｒ Ｆ Ｐ管的约束 ， 得 混凝土 的强度得 到明显 的提 高， 使 变形 能力 也得到 明显的增加 ； 对于配置有纵筋的试件 ， 既可以提 高试件 的承栽力 ， 又可以避免核 心混凝 土发 生剪切破 坏。
长径比对GFRP管-混凝土-钢管组合柱偏压力学性能的影响
收稿日期:２０１７Ｇ１２Ｇ０３基金项目:国家自然科学基金项目(５１３０８０２８);黑龙江省教育厅科学技术项目(１２５４３０２３)作者简介:詹界东(１９７０－),男,教授,博士,硕士生导师,主要从事结构工程㊁防灾减灾防护工程研究．第３３卷第１期徐州工程学院学报(自然科学版)２０１８年３月V o l ．３３N o ．１J o u r n a lo f X u z h o uI n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y (N a t u r a lS c i e n c e s E d i t i o n )M a r ２０１８长径比对G F R P 管Ｇ混凝土Ｇ钢管组合柱偏压力学性能的影响詹界东１,黄隆琳１,吴紫阳２(１．东北石油大学土木建筑工程学院,黑龙江大庆㊀１６３３１８;２．大庆油田有限责任公司第三采油厂,黑龙江大庆㊀１６３１１３)㊀㊀摘要:对４根G F R P 管Ｇ混凝土Ｇ钢管组合柱(D S T C )进行偏压实验,且对２０个模拟试件进行有限元分析．通过分析不同长径比对偏心受压组合柱力学性能的影响规律结果表明:组合柱在相同偏心荷载作用下,随着长径比的增加,试件极限承载力逐渐减小,极限位移逐渐增大．关键词:长径比;D S T C ;偏压;力学性能中图分类号:T U ３９８．９㊀文献标志码:A㊀文章编号:１６７４Ｇ３５８X (２０１８)０１Ｇ００２７Ｇ０６G F R P 管Ｇ混凝土Ｇ钢管组合柱(G F R P t u b e Ｇc o n c r e t e Ｇs t e e l d o u b l e Ｇs k i n t u b u l a r c o l u m n ,简称D S T C )是由G F R P 外管㊁内置钢管和两者之间的混凝土三部分组成的新型组合构件[１Ｇ４]．G F R P 管不仅通过约束核心混凝土来提高组合构件的承载力,同时还可以作为混凝土的永久性模板,有效保护混凝土㊁钢管．它具有良好的延性㊁耐腐蚀性㊁抗震性[５Ｇ９]和广阔的应用前景．D S T C 已经成为新型组合结构研究的热点,虽然相关的力学性能研究取得了一定的成果,但对这种结构的偏心受压方面的力学性能的研究较为缺乏[１０Ｇ１５],也没有形成相对成熟的理论和规范,进而限制了这种新型组合结构在建筑工程中的应用．考虑到实际工程中的柱子大都处于偏心受压的状态,因而对D S T C 这种新型组合柱的偏心受压力学性能的研究非常有实际意义,可为实际工程中相关的应用提供参考依据．１㊀实验１．１㊀试件设计考虑长径比的影响,设计了A ㊁B 两组的４根G F R P 管Ｇ混凝土Ｇ钢管组合柱在不同长径比条件下受偏心荷载作用的实验．混凝土强度等级为C ４０的普通硅酸盐水泥．采用大庆蒙西水泥有限公司生产的水泥抗压强度为５１．０８M P a ,抗拉强度为３．９M P a ,弹性模量为３．８ˑ１０４N /m m ２,泊松比为０．２．G F R P 管采用大庆市某玻璃纤维钢管生产有限公司生产制造的预制G F R P 管,环向弹性模量为４．８ˑ１０４N /m m２,环向抗拉强度为７１５．８M P a ,泊松比为０．３３．钢管采用Q ３４５B 的低合金高强度的无缝钢管,弹性模量为２ˑ１０５N/m m ２,屈服强度为３５０M P a ,泊松比为０．３．试件的相关参数见表１．表１㊀试件参数试件柱高/m m 偏心距/m m空心率G F R P 管内径/m m 壁厚/m m钢管内径/m m 壁厚/m mS J １１８００３００．７３３００６２１９６S J ２１５００３００．７３３００６２１９６S J ３１８００６００．７３３００６２１９６S J ４１５００６００．７３３００６２１９６１．２㊀测点布置本实验用的采集设备为D H ３８１６静态应变测试仪,应变片为大庆某测试仪器厂生产．试验中的测点主要７２徐州工程学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第１期是位移测点,在中间截面内部钢管的受压最大和受拉最大处及隔４５ʎ处共贴４个应变片;外部G F R P管在间距３００m m的每个截面,每隔９０ʎ粘贴轴向㊁环向应变片．１．３㊀加载方案实验中采用５０００k N微机控制电液司服压力机进行预加载和正式加载．预加载分为两级,每级加载值按照预估试件极限荷载的１０％进行加载,每级加载时间为１０m i n．正式加载采用荷载控制的方式,在达到预估极限荷载值的８０％前,每级荷载加载值取预估极限荷载的１０％,之后按照预估极限荷载的５％分级加载,每级加载时间为１５m i n,直到试件破坏停止加载．２㊀实验结果分析２．１㊀荷载Ｇ位移曲线分析试件的荷载Ｇ位移曲线如图１所示．图中曲线的变化趋势大体一致,都有上升段和下降段．在实验的加载初期,试件的荷载Ｇ位移曲线表现为１条过原点的倾斜直线,说明G F R P管㊁混凝土㊁钢管三者能够很好的共同工作,整体性好．随着荷载的继续增加,试件的荷载Ｇ位移曲线表现为非线性的特征,相比较于加载初期, G F R P管㊁混凝土㊁钢管的协同性明显下降．当荷载加到一定程度时,构件由于发生塑性变形而产生较大的变形直至破坏．另外还可以看出:在相同长径比时,随着试件的偏心距增加,试件的极限承载力随之降低;在相同偏心距荷载作用下,试件的极限荷载随着长径比的减小而增加．图１㊀荷载Ｇ位移曲线２．２㊀极限承载力和位移分析试验假设构件的破坏状态为:当钢管的等效应力达到其设定的屈服强度或者G F R P管等效应力达到其预设的环向抗拉强度时,认定试件破坏,计算停止．试件的极限位移和极限承载力见表２．表２㊀极限承载力和极限位移试件编号长径比极限位移/m m百分比/％极限承载力/k N百分比/％S J１６４６．５ ３２６０S J２５３８．８－１６．６３９１２２０．０S J３６５４．９ ２６０１S J４５４５．８－１２．９３２５３２５．１由表２可以看出:试件在相同偏心距荷载作用下,随着试件长径比的增加,试件的极限位移也随之增加;试件的极限承载力随着长径比的增加而减小;当偏心距为３０m m时,长径比为５的S J２比长径比为６的S J１极限位移和极限承载力分别降低１６．６％和提高２０．０％;偏心距为６０m m时,长径比为５的S J４比长径比为６的S J３极限位移和极限承载力分别降低１２．９％和提高２５．１％．３㊀有限元分析３．１㊀模型验证利用A B A Q U S有限元分析软件建模,G F R P管㊁混凝土㊁钢管分别采用实体单元,彼此之间绑定在一起形成一个统一整体,模拟验证的模型参数与实验试件保持一致．由于试验中各个试件的材料属性和试验方案 ８２图２㊀荷载Ｇ位移曲线保持一致,故选取其中一个构件S J １的荷载Ｇ位移曲线作模型验证对比分析．如图２所示,试验所得荷载Ｇ位移曲线与模拟所得曲线的变化趋势基本一致,说明本文所建模型可以较好地模拟构件的受力全过程,所建模型具有可行性．实验所得荷载Ｇ位移曲线与模拟所得曲线有一定差别,其中,模拟所得曲线没有下降段,可能是由于钢管的本构采用弹塑性模型导致．其他数据可能因为试验过程中操作㊁材料单元㊁网格的划分以及材料本构关系的选取等因素所导致的结果的差异性,但是误差不大,可以用于接下来的模拟运算工作．３．２㊀有限元分析３．２．１㊀试件设计为了研究长径比对偏压作用下G F R P 管Ｇ混凝土Ｇ钢管组合柱力学性能的影响,采用控制变量的方法,选取偏心距３０m m ㊁G F R P 管管壁厚度６m m ㊁空心率０．６㊁混凝土强度C ３０㊁钢管厚度５m m ,并选取了３㊁４㊁５㊁６四种长径比作为对照组,再通过增加G F R P 管厚度㊁增大配钢率㊁增大混凝土强度和减小空心率的方法进行横向对比模拟实验．试件参数见表３．表３㊀构件参数及分组表构件分组构件编号混凝土强度等级偏心距/m m 长径比空心率G F R P 管厚度/m m钢管厚度/m m 对比组I 组I １C ３０３０３０．６６５I ２C ３０３０４０．６６５I ３C ３０３０５０．６６５I ４C ３０３０６０．６６５参照组J 组J １C ４５３０３０．６６５J ２C ４５３０４０．６６５J ３C ４５３０５０．６６５J ４C ４５３０６０．６６５增大混凝土强度K 组K １C ３０３０３０．６８５K ２C ３０３０４０．６８５K ３C ３０３０５０．６８５K ４C ３０３０６０．６８５增加G F R P 管厚度L 组L １C ３０３０３０．５６７L ２C ３０３０４０．５６７L ３C ３０３０５０．５６７L ４C ３０３０６０．５６７减小空心率M 组M １C ３０３０３０．６６６M ２C ３０３０４０．６６６M ３C ３０３０５０．６６６M ４C ３０３０６０．６６６增大配钢率３．２．２㊀荷载Ｇ位移曲线分析根据有限元软件分析的结果,按照试验试件破坏的假定原则,即当钢管等效应力达到其设定的屈服强度或者G F R P 管等效应力达到其预设的环向抗拉强度时,认定试件破坏,计算停止．提取每组试件的荷载Ｇ位移曲线,如图３所示．由图３中曲线可以看出:每张图中４条荷载Ｇ位移曲线的走向趋势大体一致;加载初期,曲９２ 詹界东,等:长径比对G F R P 管Ｇ混凝土Ｇ钢管组合柱偏压力学性能的影响线的切线斜率较大,随着荷载的加大,曲线的切线斜率逐渐变小,长径比大的曲线的切线斜率变小的速率较慢,最后曲线都趋于水平,甚至略有下降;相同荷载作用下,长径比大的构件产生的偏移较大;组合柱长径比越大,构件的极限位移就越大．图３㊀荷载Ｇ位移曲线图４㊀组间荷载Ｇ位移曲线３．２．３㊀组间荷载Ｇ位移曲线对比将每组相同长径比的构件荷载Ｇ位移曲线汇总,如图４所示．由图中可以看出:各个图中的５条荷载Ｇ位０３ 徐州工程学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第１期移曲线的分布趋势大体一致;相同长径比的情况下,曲线大体重合;当长径比较小时,减小组合柱的空心率㊁加大钢管厚度以及增加G F R P管壁厚都会使组合柱的极限位移得到不同程度的提升,减小空心率对组合柱极限位移的提高效果略好于其他两种;当长径比较大时,钢管厚度的增加对组合柱极限位移的提高效果越来越明显,减小空心率对组合柱极限位移的提高效果次之,G F R P管壁厚的变化对组合柱极限位移的提高效果微乎其微．３．２．４㊀构件极限承载力分析㊀㊀根据A B A Q U S有限元分析软件得出各个构件的极限位移和极限承载力,见表４．由表４可知其他影响因素不变,试件随着长径比的增加,五组试件的极限承载力逐渐减小,其中I组的I２的极限承载力比I１降低了３．５％,I３的极限承载力比I２降低了４．８％,I４的极限承载力比I３降低了５．７％．可见,随着长径比的不断增大,构件极限承载力降低的幅度逐渐加大．其它各个对比组亦呈现出这样的规律．长径比Ｇ极限承载力曲线如图５所示．由图中可知,加大G F R P管壁厚,减小空心率,加大内钢管厚度,以及增大混凝土强度,对组合柱在偏心受压状态下的极限承载力的提升都有着显著的作用．还可以看出,混凝土强度的改变对组合柱承载力的影响最为显著,其次是空心率的改变,再次是含钢率的改变,最后是G F R P外管壁厚的改变．在长径比偏大时,以上几种影响因素的改变对组合柱承载力的影响较小,在长径比较小时对其影响明显．由于随长径比的慢慢增大,组合柱受二阶效应的影响越来越大,组合柱的破坏模式由材料破坏向失稳破坏转变,而此时增大混凝土强度提高了组合柱的整体刚度,因此极限承载力会得到提高．减小空心率,间接地增大了混凝土的面积,从而也增大了组合柱的整体刚度,使极限承载力得到了提高．表４㊀极限承载力构件分组构件编号极限承载力/k N极限承载力降低幅度/％I组I１１４８１I２１４２９３．５０I３１３６０４．８０I４１２８３５．７０J组J１１７８８J２１７２８３．４０J３１６５５４．２０J４１５７１５．１０K组K１１５７８K２１５０９４．４０K３１４２６５．５０K４１３３４６．５０L组L１１６６０L２１５９６３．９０L３１５１１５．３０L４１４０３７．１０M组M１１６１２M２１５５９３．３０M３１４９０４．４０M４１４０３５．８０图５㊀长径比Ｇ极限承载力曲线４㊀结论１)G F R P管Ｇ混凝土Ｇ钢管组合柱在相同长径比时,随着试件的偏心距增加,试件的极限承载力随之降低．２)G F R P管Ｇ混凝土Ｇ钢管组合柱在相同偏心距荷载作用下,随着试件长径比的减小,试件的极限承载力增加;随着试件长径比的增加,试件的极限位移也随之增加,极限承载力却随之减小．３)加大G F R P管壁厚,减小空心率,加大内钢管厚度,以及增大混凝土强度,对D S T C组合柱在偏心受压状态下的极限承载力的提升都有着显著的作用．参考文献:[１]T E N GJG,Y U T,WO N G Y L,e t a l．H y b r i dF R PＧc o n c r e t eＧs t e e l t u b u l a r c o l u m n s:c o n c e p t a n db e h a v i o r[J]．C o n s t r u c t i o n a n dB u i l d i n g M a t e r i a l s,２００７,２１(４):８４６Ｇ８５４．[２]Y U T,T E N GJG,WO N G YL,e t a l．H y b r i dF R Pc o n c r e t e s t e e l d o u b l eＧs k i n t u b u l a r c o l u m n s:a no v e r v i e wo f e x i s t i n g r eＧ１３詹界东,等:长径比对G F R P管Ｇ混凝土Ｇ钢管组合柱偏压力学性能的影响徐州工程学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第１期s e a r c h[C]．S e s s i o n s a t t h eA C I S p r i n g C o n v e n t i o n,２００８．[３]WO N G YL,Y U T,T E N GJG,e t a l．B e h a v i o r o f F R PＧc o n f i n e d c o n c r e t e i n a n n u l a r s e c t i o n c o l u m n s[J]．C o m p o s i t e sP a r t B E n g i n e e r i n g,２００８,３９(３):４５１Ｇ４６６．[４]Y UT,T E N GJG,WO N GYL．S t r e s sＧs t r a i n b e h a v i o r o f c o n c r e t e i n h y b r i dF R PＧc o n c r e t eＧs t e e l d o u b l eＧs k i n t u b u l a r c o l u m n s [J]．J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g,２０１０,１３６(４):３７９Ｇ３８９．[５]王娟,赵均海,朱倩,等．纤维增强复合材料Ｇ混凝土Ｇ钢双壁空心管短柱的轴压承载力[J]．工业建筑,２０１１,４１(１１):１３０Ｇ１３３．[６]潘雷．钢管内置F R P约束高强混凝土组合短柱轴压性能的试验研究[D]．广州:广东工业大学,２０１４．[７]曾岚,李丽娟,陈光明,等．G F R PＧ再生混凝土Ｇ钢管组合柱轴压力学性能试验研究[J]．土木工程学报,２０１４(S２):２１Ｇ２７．[８]刘玉雷．G F R P管Ｇ混凝土Ｇ钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究[D]．大连:大连理工大学,２０１４．[９]那昱．中空G F R P管Ｇ混凝土Ｇ钢管组合柱轴压尺寸效应研究[D]．大庆:东北石油大学,２０１６．[１０]黎德光．偏压P V CＧF R P管钢筋混凝土柱力性能研究[D]．合肥:安徽工业大学,２０１３．[１１]张秋坤．G F R P管混凝土构件受力性能有限元分析[D]．沈阳:东北大学,２０１４．[１２]吕仲亮．钢筋F R P管混凝土偏心受压构件力学性能的研究[D]．大庆:东北石油大学,２０１３．[１３]王宝立．G F R P管钢筋混凝土长柱偏压力学性能研究[D]．大连:大连理工大学,２０１０．[１４]夏玉民．G F R P管钢筋混凝土组合构件偏心受压的力学性能研究[D]．沈阳:沈阳建筑大学,２０１１．[１５]肖建庄,刘胜．钢管/G F R P管约束再生混凝土柱偏心受压试验[J]．建筑科学与工程学报,２０１５,３２(２):２１Ｇ２６．(责任编辑㊀李㊀莹)E f f e c t o fL/DR a t i o o n M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o fGF R PＧC o n c r e t eＧS t e e lD o u b l e S k i nT u b u l a rC o l u m nU n d e rE c c e n t r i cC o m p r e s s i o nZ H A NJ i e d o n g１,HU A N GL o n g l i n１,WUZ i y a n g２(１．C o l l e g e o fC i v i l E n g i n e e r i n g,N o r t h e a s t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y,D a q i n g１６３３１８,C h i n a２．D a q i n g O i l f i e l dC o m p a n y L i m i t e d．,T h i r dO i l P r o d u c t i o nP l a n t,D a q i n g１６３１１３,C h i n a)㊀㊀A b s t r a c t:E x p e r i m e n t a ls t u d y w a sc a r r i e d u n d e re c c e n t r i cc o m p r e s s i o no f４G F R PＧC o n c r e t eＧS t e e l d o u b l e s k i n t u b u l a r c o l u m n s(D S T C)a n d２０s i m u l a t e ds p e c i m e n so f f i n i t e e l e m e n tw e r e a n a l y z e d．T h e r eＧs u l t s s h o wt h a t u n d e r t h e s a m e e c c e n t r i c l o a d,t h e u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y d e c r e a s e s a n d t h e u l t i m a t e d i sＧp l a c e m e n t i n c r e a s e s g r a d u a l l y w i t h t h e i n c r e a s e o f l e n g t hＧd i a m e t e r r a t i o．K e y w o r d s:l e n g t hＧd i a m e t e r r a t i o;D S T C;e c c e n t r i c c o m p r e s s i o n;m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s２３。
GFRP筋混凝土柱受力性能
doi:10.,3:9637j.i.asn.1674-6」0'.66_ 2017.0.2.015G F R P筋混凝土柱受力性能于攀(武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉430070)摘要：采用新型纤维材料替代传统的普通钢筋来解决钢筋混凝土的锈蚀问题已得到广泛的认可，如果此类新型材料在实际工程中能得到更多的应用，其力学性能还需进一步的研究。
提出了两种有关G FR P(玻璃纤维筋）箍筋间距对轴心受压柱承载力影响的理论计算公式，通过A B A Q U S有限元分析软件模拟值对比证明，该理论计算公式对G F R P筋混凝土柱在轴心荷载作用下的极限承载力计算有很大的参考价值。
关键词：纤维塑料筋；轴心受压柱；理论计算；模拟软件Mechanical Behavior of GFRP Reinforced Concrete ColumnsYU Pan(School of Civil Engineering and A rchitecture, Wuhan U niversity of Technology, Wuhan 430070 ,China.)Abstract ：The use of new fiber materials to replace the traditional ordinary steel to solve the problem of corrosion of reinforced concrete had been widely recognized. If his new materials can be applied more in the actual project,the relevant force characteristics need to be studied. "Pwo kinds of theoretical formulas for the influence of GFRP (glass fiber reinforced concrete) stirrup spacing on the bearing capacity of axial compression columns were presented. By means of the formulas comparing with the results of ABAQUS finite element analysis softw are,the formula has great reference value about the ultim ate bearing capacity of GFRP reinforced concrete columns under uniaxial loading.Key words ：fiber reinforced polymer rebar j axial compression colum n; theoretical calculation; simulate soft-近年来，各种网络媒体越来越频繁的报导有关钢筋混凝土结构破坏的消息•钢筋的镑蚀是引发这些土木 工程建筑物构件失效最主要的原因之一。
210878140_GFRP_管-钢管混凝土组合柱的轴压力学性能研究
Value Engineering———————————————————————基金项目:宁夏大学新华学院科学研究基金资助项目（21XHKY14）；宁夏自然科学基金资助项目（2021AAC03116）。
作者简介:雷婷（1989-），女，回族，宁夏银川人，硕士，讲师，从事钢结构及大跨度空间结构研究；杨云（1999-），男，回族，宁夏吴忠人，宁夏大学新华学院，本科在读。
0引言随着社会发展近些年大型、高层建筑物的不断涌现，不断提出对建筑物承重柱的更高性能要求。
GFRP 管-钢管混凝土组合柱作为近年来衍生的新型组合构件之一，极大地提升了核心混凝土约束作用力，与钢筋混凝土柱的承载力。
通过研究表示，多数研究依然以组合柱构件力学性能为主，在线性分析方面研究成果相对匮乏。
本研究将结合现有研究试验论证结果，建立组合柱纤维模型，对GFRP 管-钢筋混凝土组合柱的轴压力学性能进行分析。
1GFRP 管-钢管混凝土组合柱试验设计1.1试验材料采用C40自密实混凝土，以《普通混凝土力学性能试验方法标准》为测试依据，取3个混凝土试件计算平均值结果作为强度标准值。
制作一组ϕ150mm×300mm 标准圆柱体试块，同样养护后取3个试件计算平均值结果作为轴心抗压强度。
选取同批钢管切取加工3个钢材试样，屈服强度为310MPa ，极限抗拉强度为480MPa ，弹性模量为206GPa ，泊松比为0.263，屈服比为1.55。
本试验所用GFRP 管的纤维环向弹性模量为50GPa ，抗拉强度为2503MPa ，极限抗拉应变为0.0312。
1.2试验方法本次试验加载设计为两阶段，第一阶段为力控制加载阶段，设定2kN/s 加载速度，在达到10000kN 荷载作用力下，自动转化位移控制，加载速度0.5mm/min ，记录各荷载阶段变形值，直至下降至峰值荷载60%停机。
需要注意预加载力控制，在加载停机时检查TDS-530数据采集仪的运行是否正常，位移计与应变片读数是否正常，在一切正常前提下进行加载试验。
GFRP管钢骨高强混凝土轴心受压柱力学性能有限元分析
收稿日期:20210913基金项目:辽宁省教育厅项目(L J K Z 1168);沈阳科技局中青年科技创新人才支持计划项目(R C 190199)㊂作者简介:李 檀(1999),男,辽宁沈阳人,硕士研究生㊂通信作者:周 乐(1978),女,辽宁营口人,教授,博士生导师㊂E -m a i l :z h o u l e 0306@126.c o m第34卷第3期2022年 6月沈阳大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f S h e n y a n g U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c e )V o l .34,N o .3J u n.2022文章编号:2095-5456(2022)03-0221-06G F R P 管钢骨高强混凝土轴心受压柱力学性能有限元分析李 檀,周 乐*(沈阳大学建筑工程学院,辽宁沈阳 110044)摘 要:为研究G F R P 管约束混凝土组合柱的工作性能,利用A B A Q U S 有限元软件对G F R P 管钢骨高强混凝土柱进行轴压载荷下的有限元分析㊂结合已有试验数据及其本构关系,通过形成接触关系㊁单元选取㊁网格划分㊁定义载荷和边界条件建立分析模型,并和已知试验数据对比验证模型的正确性㊂利用该有限元模型得到了G F R P 管约束混凝土组合柱的轴心受压载荷变化曲线,并分析了相关参数对试件破坏结果的影响㊂结果表明:试件的承载力随G F R P 管壁厚度增大而增大,随缠绕角度的增大而减小;G F R P 管对抑制混凝土形变㊁提升其承载力极限具有积极作用㊂关 键 词:G F R P 管;钢骨高强混凝土;轴心受压;有限元分析;破坏承载力中图分类号:T U 398.9;T U 528.1 文献标志码:A F i n i t e E l e m e n t A n a l y s i so f M e c h a n i c a lP r o p e r t i e so f G F R P S t e e lR e i n f o r c e dH i g hS t r e n g t hC o n c r e t eC o l u m n sU n d e rA x i a l C o m pr e s s i o n L IT a n ,Z H O UL e (S c h o o l o fA r c h i t e c t u r e a n dC i v i l E n g i n e e r i n g ,S h e n y a n g U n i v e r s i t y ,S h e n y a n g 110044,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e rt of u r t h e rs t u d y t h e w o r k i n gp e r f o r m a n c eo f G F R P p i p ec o n s t r a i n e d c o n c r e t e c o m p o s i t ec o l u m n s ,A B A Q U Sf i n i t ee l e m e n ts o f t w a r ew a su s e dt oc o n d u c t f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s o fG F R P p i p e s t e e l b o n eh i g hs t r e n g t hc o n c r e t e c o l u m n su n d e r a x i a l l o a d .C o m b i n e d w i t h t h e e x i s t i n g e x p e r i m e n t a l d a t a a n d i t s c o n s t i t u t i v e r e l a t i o n s h i p s ,t h e a n a l y t i c a lm o d e lw a s e s t a b l i s h e db y b u i l d i n g c o n t a c t r e l a t i o n s h i p s ,u n i t s e l e c t i o n ,m e s h i n g ,d e f i n i n g l o a d sa n db o u n d a r y c o n d i t i o n s ,a n dc o m p a r i n g w i t hk n o w ne x p e r i m e n t a ld a t at o v e r i f y t h e c o r r e c t n e s so f t h em o d e l .T h e f i n i t ee l e m e n tm o d e lw a su s e dt oo b t a i nt h ea x i a l c o m p r e s s i v e l o a dc h a n g ec u r v eo f t h eG F R Pt u b ec o n s t r a i n e dc o n c r e t ec o m p o s i t ec o l u m n ,a n d t h e i n f l u e n c e o f t h e r e l e v a n t p a r a m e t e r s o n t h e f a i l u r e r e s u l t o f t h e s p e c i m e nw a s f u r t h e r a n a l y z e d .T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eb e a r i n g c a p a c i t y o ft h es p e c i m e ni n c r e a s e s w i t ht h e i n c r e a s eo ft h et h i c k n e s so ft h e G F R P p i p e w a l la n dd e c r e a s e s w i t ht h ei n c r e a s eo ft h e w i n d i n g a n g l e ,a n d t h eG F R P p i p eh a s a p o s i t i v e e f f e c t o n i n h i b i t i n g t h ed e f o r m a t i o no f t h e c o n c r e t e a n d i n c r e a s i n g i t s b e a r i n g c a p a c i t y l i m i t .K e y w o r d s :G F R Pt u b e ;s t e e l r e i n f o r c e dh i g hs t r e n g t hc o n c r e t e ;a x i a l c o m p r e s s i o n ;f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s ;f a i l u r eb e a r i n g c a p a c i t yG F R P 管钢骨高强混凝土柱是由3种不同材料组合而成,即由G F R P 管高强混凝土工字形型钢组合形成的轴压受力试件㊂该组合试件在钢骨高强混凝土试件的基础上增加了按照特定角度缠绕的G F R P 管,通过G F R P 管对混凝土的约束作用进一步提升了原试件结构的承载力㊂G F R P 作为一种新型材料,因其强度高㊁质量轻㊁可塑性强的特点作为传统建材的一个重要补充,被赋予了较高期望[1]㊂但目前我国对于这种新型组合试件的理论研究还需完善,因此用有限元模拟对试件进行力学性能模拟是必要的㊂A B A Q U S 有限元分析作为建筑物安全性评估的重要手段,可根据拟建工程与相邻建筑物信息㊁相互关系㊁围岩条件及附加载荷,结合定性分析进行有限元数值模拟计算,并可根据结构的应力㊁变形和内力变化情况,定量分析拟建工程对相邻建筑物的安全性影响[2]㊂本文结合相关文献的研究成果,通过A B A Q U S 有限元分析软件还原建立了G F R P 管钢骨高强混凝土的轴向承载力有限元模型,并与已有试验结果进行对比,证明模拟分析的正确性㊂1 有限元模型的建立本文模拟的试件外径为200mm ,柱高为600mm ,混凝土强度等级为C 70,钢骨采用I 10号工字钢,图1 试件模型与装配后模型F i g .1 S p e c i m e nm o d e l s v e r s u s p o s t -a s s e m b l y mo d e l s 各试验柱主要参数见表1,模型如图1所示㊂其中工字钢和混凝土建立为实体拉伸模型并嵌套装配,组合前对混凝土模型进行切削拉伸处理㊂G F R P 管建立为壳体拉伸模型并与实体模型嵌套装配,采用壳体类型的好处是方便对比修改模型中G F R P 试件的厚度㊂表1 试验柱主要参数T a b l e1 M a i n p a r a m e t e r s o f t e s t c o l u m n试件编号纤维缠绕角度/(ʎ)壁厚/mm G S C 1603G S C 2805G S C 38031.1 材料本构关系在有限元软件模拟步骤中,建立材料本构关系模型是整个环节的核心步骤,需要建立准确且适合所要模拟分析的对象,充分了解分析材料的性能㊁试件本身的特性㊁有限元方法基础以及软件本身的计算方法等[3]㊂本文数值模拟计算中所使用的混凝土本构关系模型采用了文献[4]试验测得的C 70混凝土材料性能试验数据与K e n t -P a r k 三阶段混凝土塑性损伤模型(压缩损伤)[5],这是一种足够成熟的用来分析混凝土结构在动载荷下的分析模型,能够满足本次模拟的需要,模型数据曲线如图2所示㊂工字钢弹塑性为各向同性,选用了与原有材性试验接近的Q 355高强钢国家标准值来减少试验误差㊂G F R P壳体的本构关系尚难有足够成熟完善的模型,本文参照了文献[69]提出的F R P 约束混凝土圆柱体的强度计算简化模型,模拟结果和已有试验结果吻合良好,G F R P 材料性能如表2所示㊂(a )应力应变曲线(b)压缩损伤曲线图2 混凝土压缩损伤模型数据曲线F i g .2 C o n c r e t ec o m p r e s s i o nd a m a g em o d e l d a t ac u r v e s 222沈阳大学学报(自然科学版) 第34卷表2 G F R P 材料性能T a b l e2 G F R Pm a t e r i a l p r o pe r t i e s 纤维缠绕角度/(ʎ)壁厚/mm 破坏压缩模量/M P a 压缩极限应变断裂延伸率/%603140000.01622.09803228900.02131.97805204900.02422.176********.01812.411.2 接触模型的建立本文讨论的接触关系主要是G F R P 纤维㊁混凝土及工字钢之间的接触关系,其黏结滑移对模拟结果影响不大,故本文在组合框架的有限元建模过程中不考虑G F R P 纤维㊁钢骨与混凝土之间的黏结滑移[10]㊂采用平截面基本假定,在允许的范围内采用了比较简化的接触关系㊂G F R P 管壳体与混凝土之间的接触关系有切向与法向,切向选用了摩擦系数为0.2的各向同性的摩擦接触,法向选用了允许接触后分离的硬接触,其余选项皆为软件默认值,钢骨与混凝土之间的接触关系采用嵌入处理㊂1.3 单元选取模拟中混凝土和工字钢均采用8节点减缩积分格式的线性六面体单元,即C 3D 8R 实体单元,其中 C 代表应力位移实体单元, 3D 代表实体单元是三维维数, 8 代表单元的节点数目, R 代表减缩积分,当单元具有规则形状时,所使用的G a u s s 积分点的数目足以对单元刚度矩阵中的多项式进行精确积分[11]㊂外层G F R P 管采用4节点减缩积分格式的符合材料壳单元,即S 4R 壳单元,这种单元的特点是允许横向剪切变形,是通用壳单元的一种㊂1.4 网格划分在有限元模型的建立中,网格的划分尤为重要,本文模拟的网格划分考虑到混凝土内置工字钢的影响,选用了自由网格划分,自由网格划分具有更大的灵活性,且对划分时结构单元的几何形状要求不高[12],具体划分如图3所示㊂(a )原始区域分割(b )横向区域分割(c)纵向区域分割(d )G F R P 网格划分(e)混凝土与钢骨网格划分图3 试件网格划分F i g .3 M e s h i n g o f s p e c i m e n 2 有限元模型验证图4为试件G S C 1的有限元模拟与试验结果,从图中可以看出,无论在弹性阶段还是弹塑性阶段,二者的承载力变化曲线吻合良好㊂图5~图8为试件应力云图,从图中可以看出,各材料之间保持着较好的协同关系,试件的最终破坏模式为端部局部屈曲破坏[4],且破坏时试件均未坍塌,证明了有限元模型的正确性㊂322第3期 李 檀等:G F R P 管钢骨高强混凝土轴心受压柱力学性能有限元分析图4 试件G S C 1的承载力有限元模拟与试验结果F i g .4 F i n i t ee l e m e n t s i m u l a t i o no f s p e c i m e nG S C 1a n db e a r i n g c a p a c i t y cu r v eo f t e s t r e s u l t 3 参数分析通过图5~图7的对比可以看出,在3个试件中钢骨的破坏形态最为相近,钢骨的形变直观地反映了载荷的增加㊂而混凝土破坏形态的差异反映了参数改变对模拟模型破坏结果的影响,G F R P 管对于混凝土形变有一定约束作用㊂3.1 G F R P 管壁厚度从模拟试验结果来看,壁厚为5mm 的试件G S C 2极限承载力大于壁厚为3mm 的试件G S C 3的极限承载力,即随着G F R P 管壁厚度增加,试件的极限承载力和轴向极限应变都有所提高,即代表G F R P 管提供的侧向约束更强[13]㊂为了进一步验证这一假设,将管壁厚度为7mm ㊁其余参数与G S C 2㊁G S C 3相同的试件G S C 4的数据输入模型中,得到的承载力与试件G S C 2㊁G S C 3承载力变化曲线如图9所示㊂在试件加载的弹性阶段模拟数据与试验数据吻合良好,但在屈服阶段,试件G S C 4的极限承载力明显大于G S C 1和G S C 2的极限承载力,且3组数据之间极限承载力提升幅度符合线性分布,证明了管壁厚度对试件核心承载力提高具有积极的影响㊂(a )G S C 1(b )G S C 2(c )G S C 3图5 混凝土破坏形态应力云图F i g .5 C o n c r e t e f a i l u r e f o r ms t r e s s c l o u dm ap (a )G S C 1(b )G S C 2(c )G S C 3图6 钢骨破坏形态应力云图F i g .6 S t r e s s c l o u dd i a g r a mo f s t e e l f r a c t u r e f o r m 422沈阳大学学报(自然科学版) 第34卷(a )G S C 1(b )G S C 2(c )G S C 3图7 壳体破坏形态应力云图F i g .7 S h e l l f a i l u r es h a p es t r e s s c l o u dm a p (a )G S C 1(b )G S C 2(c )G S C 3图8 试件整体破坏形态应力云图F i g .8 S t r e s s c l o u dd i a g r a mo f t h eo v e r a l l f a i l u r es h a p eo f t h es pe c i m e n 图9 试件G S C 2㊁G S C 3㊁G S C 4承载力变化曲线F i g .9 V a r i a t i o n c u r v eo f b e a r i n g c a p a c i t y o f s p e c i m e n sG S C 2,G S C 3,G S C 4图10 试件G S C 1与G S C 3承载力变化曲线F i g .10 V a r i a t i o n c u r v eo f b e a r i n g c a p a c i t y o f s pe c i m e n sG S C 1a n dG S C 33.2 G F R P 管纤维缠绕角度模拟不同纤维缠绕角度主要依靠改变G F R P 壳体H a s h i n 损伤模型中不同方向的纤维强度来实现,在此操作下得到的试件G S C 1和G S C 3承载力变化曲线如图10所示㊂从图中可以看出,初始阶段缠绕角度较小的试件G S C 1与试件G S C 3相差不大,但试件G S C 1的极限承载力却高于试件G S C 3㊂这是因为在施加载荷的初期,G F R P 管的约束作用表现并不明显,直到进入弹塑性阶段,G F R P 管的约束能力才开始发挥作用㊂由此可知,缠绕角度较小,即越接近环向缠绕的试件环向紧箍力越强,对混凝土522第3期 李 檀等:G F R P 管钢骨高强混凝土轴心受压柱力学性能有限元分析622沈阳大学学报(自然科学版)第34卷有着更好的约束能力㊂3.3模型破坏形态通过对图4㊁图5模型破坏形态与承载力变化曲线的分析可知,G F R P管的破坏出现在载荷达到极限载荷的60%左右,而直至载荷达到极限载荷的80%左右,模型的承载力才进入屈服阶段,这说明在此期间G F R P管通过约束作用对混凝土施加了环向的紧箍力,从而使混凝土处于三向受力状态,提高了模型的承载力㊂4结论1)有限元模拟结果与文献试验结果吻合良好,证明了G F R P管钢骨高强混凝土轴压模型的正确性㊂2)G F R P管钢骨高强混凝土轴心受压试件的承载力随着G F R P管壁厚度的增大而增大,随缠绕角度的增大而减小㊂3)通过对模型破坏形态和数据曲线的分析可知,G F R P管通过约束作用使混凝土处于三向受力状态,抑制了混凝土的形变,达到提高承载力的效果㊂参考文献:[1]岳清瑞.我国碳纤维(C F R P)加固修复技术研究应用现状与展望[J].工业建筑,2000,30(10):2326.Y U E Q R.P r e s e n ts t a t u so fr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fs t r e n g t h e n i n g a n dr e p a i r i n g t e c h n o l o g y w i t hc a r b o nf i b r er e i n f o r c e d p l a s t i c s(C F R P)a n d i t s o u t l o o k i nC h i n a[J].I n d u s t r i a l C o n s t r u c t i o n,2000,30(10):2326.[2]付适,李成芳.A B A Q U S有限元分析在建筑物安全性评估中的应用[J].重庆建筑,2021,20(增刊1):1517.F US,L ICF.A p p l i c a t i o no fA B A Q U S f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s i nb u i l d i n g s a f e t y a s s e s s m e n t[J].C h o n g q i n g A a r c h i t e c t u r e,2021,20(S u p p l1):1517.[3]王军伟.F R P加固持载钢结构轴压试件力学性能研究[D].沈阳:沈阳大学,2014.WA N GJW.T h e s t u d y o nm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f a x i a l c o m p r e s s i o nm e m b e r s o f s t e e l s t r u c t u r e r e i n f o r c e dw i t hF R Pw h i l e u n d e r l o a d[D].S h e n y a n g:S h e n y a n g U n i v e r s i t y,2014.[4]周乐.G F R P管钢骨高强混凝土组合试件力学性能研究[D].沈阳:东北大学,2009.Z HO U L.M e c h a n i c a l b e h a v i o r s s t u d y o fG F R Pt u b e f i l l e dw i t hs t e e l-r e i n f o r c e dh i g h-s t r e n g t hc o n c r e t e c o m p o s i t em e m b e r s[D].S h e n y a n g:N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y,2009.[5]S C O T TBD,P A R K R,P R I E S T L E Y M JN.S t r e s s-s t r a i nb e h a v i o u ro f c o n c r e t e c o n f i n e db y o v e r l a p p i n g h o o p sa t l o wa n dh i g hs t r a i n r a t e s[J].A c i S t r u c t u r a l J o u r n a l,1982,79(1):1327.[6]T E N GJG,C A OSY,L AM L.B e h a v i o u ro fG F R P-s t r e n g t h e n e dR Cc a n t i l e v e r s l a b s[J].C o n s t r u c t i o na n dB u i l d i n g M a t e r i a l s,2001,15(7):339349.[7]滕锦光,陈建飞,史密斯,等.F R P加固混凝土结构[M].李荣,滕锦光,顾磊,译.北京:中国建筑工业出版社,2005.T E N GJG,C H E NJF,S M I T HST,e t a l.F R Ps t r e n g t h e n e dR Cs t r u c t u r e s[M].L IR,T E N GJG,G U L.t r a n s.B e i j i n g:C h i n aA r c h i t e c t u r e&B u i l d i n g P r e s s,2005.[8]T E N GJG,WA N GJ S,L AM L.R e t r o f i t t i n g o fR Cc a n t i l e v e r s l a b s b y b o n d i n g F R Pc o m p o s i t e s[J].H K I ET r a n s a c t i o n s,2001,8(3):1625.[9]S M I T HST,T E N GJG.F R P-s t r e n g t h e n e dR Cb e a m s.I:r e v i e wo f d e b o n d i n g s t r e n g t hm o d e l s[J].E n g i n e e r i n g S t r u c t u r e s,2002,24(4):385395.[10]王琨,袁沈峰,智海祥,等.配置核心钢管的钢筋混凝土柱钢骨混凝土梁组合框架力学性能非线性分析[J].工程力学,2016,33(10):197207.WA N G K,Y U A N SF,Z H IH X,e ta l.N o n l i n e a ra n a l y s i so n m e c h a n i c a l p e r f o r m a n c eo f f r a m es t r u c t u r e sc o m p o s e do f s t e e l r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m s a n d s t e e l-t u b e r e i n f o r c e d c o n c r e t e c o l u m n s[J].E n g i n e e r i n g M e c h a n i c s,2016,33(10):197207. [11]张效禹.装配式带肋加腋加强型方钢管柱连接节点力学性能研究[D].青岛:青岛理工大学,2021.Z HA N G X Y.M e c h a n i c a l p e r f o r m a n c ea n a l y s i so f p r e f a b r i c a t e ds t e e l t u b u l a r c o l u m nc o n n e c t i o nw i t hh a u n c ha n dr i b-r e i n f o r c e d[D].Q i n g d a o:Q i n g d a oT e h c n o l o g y U n i v e r s i t y,2021.[12]杨芳静.G F R P-高强钢焊接工字形截面轴压柱整体稳定性能研究[D].西安:西安建筑科技大学,2021.Y A N GFJ.E x p e r i m e n t a l s t u d y o nt h e i n t e g r a l s t a b i l i t y o fG F R Pr e i n f o r c e dw e l d e dI-s e c t i o na x i a l c o l u m n sw i t hh i g hs t r e n g t h s t e e l[D].X i a n:X i a nU n i v e r s i t y o fA r c h i t e c t u r e a n dT e c h n o l o g y,2021.[13]李森宇.F R P管混凝土钢管组合柱轴压性能分析[D].衡阳:南华大学,2017.L I SY.A x i a l p r e s s u r e p e r f o r m a n c e a n a l y s i s o f F R P p i p e-c o n c r e t e-s t e e l p i p ec o m b i n a t i o nc o l u m n[D].H e n g y a n g:U n i v e r s i t y o f S o u t hC h i n a,2017.ʌ责任编辑:赵炬ɔ。
GFRP管-煤矸石混凝土-钢管空心柱轴压试验
见表3.试验测得煤肝石混凝土和普通混凝土 28 d
立方体抗压强度分别为35. 8、36. 9 MPa.
Table 3
表3煤肝石混凝土与普通混凝土配合比 Mix proportions of gangue concrete and ordinary concrete
kg/m3
Concrete
C
W
CG LG
Specimen
GFRP tube wall thickness/
mm
Concrete
Steel tube
External diameter/
mm
Wall Pu/kN )hickness/
mm
GGCSC1
5
GGCSC2
7
GGCSC3
3
GGCSC4
5
GGCSC5
5
GGCSC6
5
GGCC7
5
GCSC8
5
Water absorption
ratio (by mass)/%
Crushing value/%
CG
2606
LG
2719
1235 1622
7.40 0.54
17.1 8.1
为6 mm的钢管所用钢材的屈服强度和抗拉强度分
别为 305,485 MPa.
1.2试件设计
煤 混凝土（GC）和普通混凝土（OC）配合比
GFRP管及钢管的
、环向应变；沿试件
置
电测 计（LVDT）,以测量试件的
•应变
片和 计的布置如图2
测试仪器是否正常工作，然后卸载至零；（3）单调分
级加载，每级荷
50 kN，当荷
试件极限
GFRP管—混凝土—钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究的开题报告
GFRP管—混凝土—钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究的开题报告一、研究背景随着建筑结构和材料的不断发展，越来越多的高层建筑、大型桥梁、隧道等工程采用混凝土、GFRP管和钢管混凝土组合结构。
这种结构具有自重轻、加工成型方便、防腐性能好等优点，但其在受外部荷载作用下的力学性能还需要进行研究。
本研究将对GFRP管、混凝土和钢管混凝土组合柱在轴向压力作用下的力学性能进行试验研究，旨在为相关领域的工程结构设计提供参考和支持。
二、研究内容本研究将选取不同尺寸的GFRP管、混凝土和钢管混凝土组合柱做轴心压缩试验，测量其承载能力和变形规律，探究不同结构组合方式对力学性能的影响。
具体研究内容包括：1. 选择试验材料：选取适宜的GFRP管、混凝土和钢管混凝土材料进行试验，保证实验结果具有参考性和可靠性。
2. 设计试验方案：设计不同尺寸、不同组合方式的GFRP管、混凝土和钢管混凝土组合柱轴心压缩试验方案，明确试验过程中的控制变量。
3. 进行试验：按照试验方案进行试验，测量试样承载能力、变形特点、破坏模式等数据，得出GFRP管、混凝土和钢管混凝土组合柱在轴向压力作用下的力学性能参数。
4. 分析试验结果：分析试验结果，探究不同材料组合方式对力学性能的影响，提出相关改进措施和建议。
三、研究意义通过本研究对GFRP管、混凝土和钢管混凝土组合柱的力学性能进行深入研究，可以：1. 为相关领域的工程结构设计提供参考和支持。
2. 促进建筑结构和材料的创新与发展。
3. 推动GFRP管、混凝土和钢管混凝土组合结构的应用和推广。
四、研究方法本研究采用试验研究方法，通过对GFRP管、混凝土和钢管混凝土组合柱的轴心压缩试验，得出相关力学性能参数，分析不同组合方式的优缺点。
五、预期结果通过本研究，预期能够得到以下结果：1. 得出不同组合方式下GFRP管、混凝土和钢管混凝土组合柱的承载能力和变形规律。
2. 分析不同材料组合方式对力学性能的影响，提出相关改进措施和建议。
GFRP管混凝土钢管组合柱轴压性能
GFRP管混凝土钢管组合柱轴压性能
李文;杨思雨;那昱
【期刊名称】《沈阳工业大学学报》
【年(卷),期】2017(039)003
【摘要】为了研究构件在不同混凝土强度和试件尺寸下的力学性能,进行了两根GFRP管混凝土钢管组合柱(DSTC)轴压构件的试验研究,并运用非线性有限元分析软件ANSYS,在正确建立分析模型的基础上,对8个轴压构件的荷载应变曲线及极限承载力变化趋势进行了模拟分析.结果表明:提高混凝土强度等级时,DSTC的力学性能得到了显著提高;当试件尺寸不同时,尺寸效应对不同混凝土强度等级的DSTC 力学性能的影响程度不同.
【总页数】6页(P346-351)
【作者】李文;杨思雨;那昱
【作者单位】东北石油大学土木建筑工程学院, 黑龙江大庆 163318;东北石油大学土木建筑工程学院, 黑龙江大庆 163318;上海送变电工程公司变电(土建)分公司, 上海 200235
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.9
【相关文献】
1.偏心受压下混凝土强度对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响 [J], 于洋;国庆波;吴紫阳
2.混凝土强度对GFRP管-混凝土-钢管组合柱性能的影响 [J], 于洋;邬亚滨;张云峰;吴殿臣;朱士伟
3.不锈钢管与钢纤维增强再生混凝土组合柱的轴压性能研究 [J], 黄波;张亮;翟江棚
4.寒区方高强钢管-混凝土组合柱轴压性能研究 [J], 严加宝;骆艳丽;林旭川;罗云标;张令心;刘青峰
5.GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压性能试验及数值分析 [J], 马辉;王佩;李哲;厉嘉鑫;张鹏
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
GFRP管钢骨高强混凝土组合构件力学性能研究
GFRP管钢骨高强混凝土组合构件力学性能研究近年来,纤维增强复合材料,即Fiber Reinforced Polymer,以下简称FRP,因其具有高强、高效,耐腐蚀等优点,已在土木工程领域得到较为广泛的应用。
在一些发达国家,FRP材料不仅应用于混凝土结构的加固和修复工程,而且成功应用于新建的建筑结构中,我国对于FRP约束混凝土的理论研究和试验研究明显落后于美国、日本及许多欧洲国家,起步较晚,而对于将FRP管件直接作为结构材料承担荷载,约束混凝土以减少构件截面等方面的研究更为少见。
为此,本文采用试验研究、理论分析及计算模拟相结合的方法,研究GFRP管钢骨高强混凝土组合构件的轴压、偏压及受弯力学性能,以及FRP布钢骨高强混凝土组合构件的受弯及压弯力学性能。
主要内容有：通过GFRP管钢骨高强混凝土及GFRP管高强混凝土组合柱轴压试验,研究其工作机理、破坏形态,分析组合柱的承载力、变形、GFRP管和钢骨的应变分布等；分别对纤维不同缠绕角度、不同管壁厚度,不同加载条件、不同混凝土强度、内部含有钢骨或不含钢骨的GFRP管约束混凝土试件进行对比分析。
试验结果表明,组合短柱承载力随着管壁厚度的增加及混凝土强度的提高而提高,随着纤维缠绕角度的增大而降低,内部埋设钢骨使其承载力有所提高。
分别采用叠加法和极限平衡法给出了轴心受压短柱的极限承载力简化公式；通过GFRP管钢骨高强混凝土组合柱偏压试验,研究其受力性能、破坏形态等,对组合柱的承载力、变形、GFRP管和钢骨的应变分布等进行分析。
分别对纤维不同缠绕角度、不同管壁厚度,不同长细比、不同偏心距、不同加载轴(强轴及弱轴)等参数进行对比分析,试验结果表明,组合柱承载力随管壁厚度及截面惯性矩的增加而增加,随偏心距、长细比及纤维缠绕角度的增加而降低。
提出了适合组合柱不同破坏模式的承载力计算公式,编制程序对偏压柱进行非线性全过程分析；通过GFRP管钢骨高强混凝土受弯构件试验,对比分析了纤维不同缠绕角度及管壁厚度对组合构件受力性能的影响,试验结果表明,试件抗弯承载力随纤维缠绕角度的增加而降低,随管壁厚度的增加而提高。
GFRP管混凝土短柱轴压力学性能的试验研究
GFRP管混凝土短柱轴压力学性能的试验研究王玉清;徐静;张鑫鑫;米力【摘要】By experiment, researching on the mechanical behaviors of axially loaded concrete columns confined with GFRP pipes, the results are follows- because of GFRP's confining, concrete columns'strength and deformation capacity are be improved. In addition, influencing factors on member's properties, including strength of concrete, reinforcement ratio and loading types are analyzed. Research findings can be referred in realistic projects.%通过试验对GFRP(玻璃纤维增强塑料)管混凝土短柱在轴心受压状态下的工作机理、破坏形态、GFRP管对混凝土强度和变形的影响进行研究,得出:由于GFRP管的约束作用,使核心混凝土处于三向受压状态,其强度和变形均得到大幅度的提高.另外,总结了影响GFRP管混凝土短柱轴压力学性能的各种因素,可知:GFRP管对低强度等级混凝土柱的约束效果好于高强混凝土柱；受力方式(是否全截面受压)对构件力学性能的影响甚微；在柱中配置一定数量的钢筋可在一定程度上改善构件破坏时的脆性.本试验的研究结果可为此类结构在工程中的实际应用提供依据与参考.【期刊名称】《内蒙古工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(031)002【总页数】6页(P64-69)【关键词】GFRP管;混凝土柱;轴心受压;力学性能【作者】王玉清;徐静;张鑫鑫;米力【作者单位】内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051;陕西省晋城煤业集团勘察设计有限责任公司山西晋城048000;鄂尔多斯职业学院内蒙古鄂尔多斯710055【正文语种】中文【中图分类】TU317+.20 引言［1］［2］［3］表1 材料的力学性能指标Tab.1 mechanical property index of Material GFRP(玻璃纤维增强塑料)是FRP类材料的一种，强度高、抗腐蚀性强、和混凝土材料的热膨胀系数相近，将其以一定角度缠绕成型制成GFRP管，在其中浇灌混凝土则可形成GFRP管混凝土组合柱。
混凝土强度对GFRP-混凝土-PVC管柱的轴压影响分析
混凝土强度对GFRP-混凝土-PVC管柱的轴压影响分析管海伟;王文武;刘娟;付春;于洋【摘要】在酸碱化学环境和潮湿环境中钢管容易被侵蚀,为提高结构的耐久性和承载力,在研究钢管混凝土柱和GFRP管混凝土柱的基础上,提出了GFRP-混凝土-PVC管新型组合柱.设计了一个GFRP-混凝土-PVC管组合柱,分析了组合柱的轴压力学性能,运用ANSYS对GFRP-混凝土-PVC管组合柱在不同混凝土强度等级下的轴压性能进行了数值分析.分析结果表明,随着混凝土强度的提高,GFRP-混凝土-PVC管组合柱的极限承载力提高,呈非线性变化,但承载力增长的速率减小;随着混凝土强度等级的提高,GFRP外管对核心混凝土的约束套箍效果降低,混凝土强度等级为C30时,组合柱约束能力最大,约束系数为2.31.%The steel pipe was eroded easily in the acid alkali chemical environment and damp environment.In order to improve the durability and bearing capacity of the structure,the GFRP-concrete-PVC tube new type composite column was put forward on the basis of the research of steel tubular concrete column and GFRP tube concrete column.The GFRP-concrete-PVC tube column was designed to analyze the composite column axis pressure performance and the ANSYS for GFRP-concrete-PVC tube column was used to analyze the assembly axial compression column numerically.The results showed that the bigger was the concrete strength,the bigger was ultimate bearing capacity of GFRP-concrete-PVC tube composite column,but the smaller was the increasing-rate of bearing capacity.With the increase of concrete strength,the constraints ferrule effect of GFRP outer tube to core concretewas reduced.The composite column constraint ability was the largest when concrete strength was C30, the ferrule constraint factor was 2.31.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2016(036)006【总页数】5页(P51-54,63)【关键词】GFRP管;组合柱;混凝土强度;PVC管;约束能力【作者】管海伟;王文武;刘娟;付春;于洋【作者单位】辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油天然气工程学院,辽宁抚顺113001;东北石油大学土木建筑工程学院,黑龙江大庆 163318【正文语种】中文【中图分类】TU317+.1GFRP-混凝土-PVC管组合柱是在GFRP管实心混凝土柱和中空钢管混凝土柱[1-5]的基础上研究而成的一种组合结构，该组合柱外管为GFRP(Glass-fiber-reinforced plastic)，内管为PVC(Polyvinylchlorid)管，内外管之间浇筑钢筋混凝土。
GFRP-钢复合管约束再生混凝土柱的抗震性能试验研究
GFRP-钢复合管约束再生混凝土柱的抗震性能试验研究钢管混凝土由于钢管的存在使得混凝土变形受到钢管的外部约束而处于三向受力状态,其承载能力大大提高,同时钢管的套箍作用也提高了混凝土的塑性能力,随着研究的不断成熟和完善,使钢管混凝土在实际工程应用中得到青睐和推广。
但是在大跨度结构或者海洋环境中,钢管混凝土结构受到环境因素的影响出现锈蚀、耐久性的问题十分严峻。
纤维增强复合材料(FRP)和钢管混凝土的结合,钢管外壁缠绕FRP不仅可防止钢管的局部屈曲提高承载力,大大减轻结构自重使得采用薄壁钢管成为可能;同时可以有效解决钢材的腐蚀问题。
GFRP(玻璃纤维材料)有着较低的弹性模量和较好的极限延伸率,热膨胀系数与钢材和混凝土也较为接近,可以更好地与钢管混凝土协同工作,除此之外,GFRP相对于其他纤维材料来说有更好的电绝缘性,约束钢管后可以在一定程度上防止由于恶劣环境所诱发的钢材电化学腐蚀。
高的极限延伸率,热膨胀系数与钢材和混凝土也更为接近,因此可以更好地与钢管混凝土协同工作,此外GFRP具备较好的电绝缘性,约束钢管后可防止恶劣环境诱发的钢材电化学腐蚀。
同时结合再生骨料混凝土,形成一种新型组合结构—GFRP-钢复合管约束再生混凝土柱,性能优良环保经济,具有良好的工程应用前景。
本试验设计和制作了6根GFRP-钢复合管约束再生混凝土组合柱和1根钢管约束再生混凝土对比柱,以长细比和轴压比为参数,研究试件在定轴力和循环往复水平荷载作用下的破坏形态,滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线,分析试件的延性性能和耗能能力,并计算得出试件的骨架曲线恢复模型。
研究结果表明:GFRP-钢复合管约束再生混凝土组合柱比钢管约束再生混凝土柱具有更好的抗震性能,在轴压比一定时,GFRP-钢复合管约束再生混凝土组合柱随着长细比的减小,初始刚度和水平承载力越大,试件的耗能能力也越好;在长细比一定时,试件随着轴压比的增大,初始刚度和水平承载力越大,且在试件较小轴压比的情况下,轴压比越大,耗能能力越小。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
混凝 土柱 轴压 性能 、 破坏形 态及承 载力 的影 响， 得 出了一些有利 用价值 的结论 。
关键词 ： Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管 ， 长 细比 ， 轴 压 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｕ ３ ９ ８ 文献 标 识 码 ： Ａ
１ 概 述
该试验采用 分级 加 载 ， 根 据压 力机 所连 电脑 得 出的 曲线 ， 试
了具有初始偏心 距 ， 在 纵 向作用 下产 生侧 向弯 曲及 附加 弯矩 ， 进
一
步加大 了初始偏心距 ， 降低 了构件 的承 载力 。
本 文通过对 ６根不 同长细 比的 Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管混凝土 柱进行研 究 ，
分 析了不同长细 比对其轴压性 能的影响 。
２ 试验 概况
２． １ 试 验 设 计 该试验选 用 了 ６根不 同长 细 比的试件 ， Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管 的 内径 均 为
铰， 以保证试件两端 铰支。当试件破坏后 ， 由于球 形铰 的存在 ， 试 时 ， 白色 螺旋 条纹增 多 ， １ ９ ３ ７ ｋ Ｎ时听到 噼 啪响声 直 至 ２ ２ ９ ８ ｋ Ｎ 件会倒 ， 我们用绳子将其 固定。 时试件破 坏 。破 坏后该试 件 的侧 向弯 曲 比 ｚ ２明显 ， 但 也 不是 很
２ ． ２ 加 载 装 置及 测点 布置
试验在 ５ ０ ０ ０ ｋ Ｎ压力机 上进 行 ， ６根试件均为全截 面受压 。
在１ ／ ２ ， １ ／ ４柱高截 面处分 别均 匀粘 贴 ４组 应 变片 （ 横 向、 纵 载至 ２ ３ ０ ０ ｋ Ｎ时 白色螺旋条 纹明显增多 ， 继续加 载至 ２ ６ ０ ０ ｋ Ｎ时 向） ， 用 于测 量试件 １ ／ ２， １ ／ ４高度处 的轴 向与环 向应 变。 同时 ， 在 听到连续噼 啪声 直至试件破坏 （ ２ ７ ６ ０ ｋ Ｎ） ， 卸载后 白色裂纹继续 向 试件 的弯曲方向沿柱子 的四等分点 ， 布置 ３个量 程为 １ ０ ｅ ｍ的位 两端延伸。破坏后裂缝贯穿整 个试件 ， 且 在距柱底 ２ ０ ｅ ｍ处 Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ 移计 ， 用于测量试件 的侧向弯曲挠度 。
２ ． ３ 试 验现 象及 破 坏形 态
Ｚ １ ： 试件加载至 １ ７ ０ ０ ｋ Ｎ时发现 Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管泛 白， 加 载至 ２ ２ ０ ０ ｋ Ｎ
时在 １ 应变片处发现 白色螺旋条纹 ， 继续 加载至 ２ ７ ３ ０ ｋ Ｎ时 听到 了轻微的噼啪 响声 ， 当加载 至 ２ ９ １ ２ ｋ Ｎ时听到雷霆般 的响声 之后
图 １ 加载装置及测点布置示意图
长细比（ １ ／ ｄ ）
３
５ ７ ８ ９ １ ０
混凝土强度
ｃ ３ ｏ
Ｃ ３ ０ Ｃ ３ ０ Ｃ ３ Ｏ Ｃ ３ Ｏ Ｃ ３ ０
试件规格 （ ｄ× ｈ ）
２ ｏ ０×６ ０ ０
２ ｏ ０× ｌ ｏ ｏ ０ ２ ｏ ０× ｌ ４ ０ ０ பைடு நூலகம் ２ ０ ０× １ ６ ０ ０ ２ ０ ｏ× ｌ ８ ０ ｏ ２ ｏ ｏ×２ ０ ｏ ０
该试 验在正式加载前必须进行 预加 载 ， 其 目的是 保证在 正式 管破孔 ， 混凝 土外漏 ， Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管对混凝土的约束作用非常明显。
Ｚ ４ ： 加载至 １ ５ ７ ９ ｋ Ｎ时距柱底 ２ ５ ｃ ｍ左右处发现 白色横 向条
加载 时试件 处在轴 心受 压状 态下 。在试件 上 下两端 各放 置球 形 纹 ， 约长 ０ ． ７ ５周 长 ， 柱 中截 面处 有 白色螺旋条纹 ， 加载至 １ ９ ０ ０ ｋ Ｎ
Ａ ｕ ｇ ． ２ ０１ ４
・５ ５・
Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管 混 凝 土 柱 不 同 长 细 比 轴 压 力 学 性 能 研 究
张 鑫 鑫
（ 山西勤 丰基础 工程有限公司 ， 山西 晋城 ０ ４ ８ ０ ０ ０）
摘
要： 为研究 Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管混凝土柱轴压的力学性能 ， 对 ６根不 同长细 比试件 进行 了研究 ， 通过试验 ， 分 析 了不 同长细 比对 Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管
ｔ 、 ／． 卜 应 变 片
．
２ ０ ０ ｍ ｍ， 管壁厚度 为 ５ ｍ ｍ， 混 凝土 内均匀 配置 ６ ６１ ２钢筋 。箍筋
为 ． ５ ＠１ ０ ０ 。试 件编号见表 １ 。
表 １ 试 件 编 号
试件 编号
ｚ１
７ ， ２ Ｚ ３ Ｚ ４ Ｚ ５ Ｚ ６
每级 荷 载 为预估 荷 载 的 １ ／ １ ０ 。进入 弹 塑性 阶段 Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管混凝土柱是一种新 型的组合 结构 ， 在实 际工程 中 ， 轴 件在弹性 阶段 ， 后 ， 每级荷载为预估荷 载的 １ ／ ２ ０， 持载 ２ ｍ ｉ ｎ一 ３ ｍ ｉ ｎ 。图 １为加载 心受压构件是极 少遇 到 的， 通 常遇 到的也 是 长细 比较大 的 长柱 ， 对于长柱 由于荷 载作 用位 置的不准确 ， 材料 的不均 匀等原 因造成 装置及测点布 置示 意图 。
试件破坏 。在 ２ ７ ３ ０ ｋ Ｎ一 ２ ９ １ ２ ｋ Ｎ这个过程 中一直伴 随有连 续的 响声 。试件破坏后 ， Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管沿其缠绕方 向拉断 ， 但在距 试件两 端 各１ ５ ｃ ｍ处 Ｇ Ｆ Ｒ Ｐ管没有破坏 。 ｚ ２： 加载至 １ ９ ０ ０ ｋ Ｎ时 ， 在柱 中截面处出现 白色螺旋条 纹 ， 加
Ｏｎ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｈ ｉ ｇ ｈ－ ｒ ｉ ｓ ｅ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ
第４ Ｏ卷 第 ２ ４期 ２ ０ １ ４ 年 ８ 月 文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４） ２ ４ ・ ０ ０ ５ ５ — ０ ２
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸ Ｉ ＡＲＣＨＩ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ ＵＲＥ
Ｖｏ１ ． ４０ Ｎｏ． ２ ４