空实心GFRP管钢筋混凝土偏心受压构件徐变分析

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钢管混凝土受压构件徐变分析

钢管混凝土受压构件徐变分析第27卷第4期重庆交通大学学报(自然科学版)V o1.27No?42008年8月JOURN旦Q!垒垦!(垒!垒2垒圣;钢管混凝土受压构件徐变分析喻国华,周水兴,张敏(1.北京市海龙公路工程公司,北京102101;2.重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074)摘要:混凝土徐变使钢管混凝土构件发生应力重分布.根据弹性徐变理论,按龄期调整的有效模量法,导出了轴心受压和小偏心受压构件长期作用下钢管与核心混凝土徐变应力增量计算公式,计算值与试验结果吻合较好.进一步的数值分析表明,截面含钢率变化会显着影响钢管应力增量值的变化,但对核心混凝土应力增量影响不大;随着偏心率的增大,相同含钢率下钢管与核心混凝土应力增量几乎均呈线性变化.增大截面含钢率可降低钢管由徐变产生的附加内力,但根据截面内力按刚度分配的原则,钢管更多地承担外力,使钢管的总内力呈增大趋势,核心混凝土承受的外力显着减小,不利于钢管混凝土构件性能的发挥.关键词:钢管混凝土;受压构件;徐变;含钢率;偏心率中图分类号:u444文献标志码:A文章编号:1674-0696(2008)04-0515-05 CreepAnalysisofConcreteFilledSteelTubularCompressedMemberYUGuo—hua,ZHOUShui—xing.,ZHANGMin.(1.BeijingHailongHighwayEngineeringCorporation,Beijing102101,China;2.SchoolofCivilEngineering&Architecture,ChongqingJiaotongUniversity,Chong qing400074,China)Abstract:CreepleadstothestressredistributionofConcreteFilledSteelTubular(CFST)me mber.Accordingtoelasticcreeptheoryandang-adjustmenteffectivemodulemethod,creepstressincrementformulaso fbothsteeltubeandcorecon- creteforCFSTuniaxiallyandsmalleccentricallymemberunderlong.termactionhavebeenp utforward.Theresultofcon- putationiSinaccordancewiththatofexperiment.Thefurthernumericalanalysisshowsthatse ctionalsteelratiohasobviousinfluenceOnstressincrementofsteeltube.butlesseffectoncoreconcrete.Stressincrementso fbothsteeltubeandcore concretearelinearlychangedatsamesectionalsteelratiowhileeccentricratioisraised.Altho ughlargersectionalsteelratio couldreduceadditionalinternalforceofsteeltube.steeltubestillaffordmoreexternalforceba sedontheprincipleofstiff-nessdistributingintemalforce.whichmakestota¨ntemalforceofsteeltubestillincreaseandt heexternalforceofcorecon-creteobviouslyreduce.ItiSB’tbeneficialforCFSTtotakefulladvantageofitsperformance. Keywords:CFsT(ConcreteFilledSteelTubular);compressionmember;creep;sectionalste elratio;eccentricratio钢管混凝土已在高层建筑,车站,桥梁,高压输电塔中得到广泛应用¨.徐变是混凝土的固有特性,徐变使钢管混凝土产生应力重分布,钢管应力增大,核心混凝土应力减小,钢管混凝土总变形也增大.国内外学者开展过多组钢管混凝土轴压和偏压构件的徐变试验研究¨引.王元丰基于混凝土徐变的继效流动理论,多轴应力作用下混凝土的徐变理论,推导了钢管混凝土轴心受压构件和偏心受压构件徐变计算公式【4刮;顾建中根据ACI209推荐的大体积密闭混凝土徐变函数J,采用”迭加法”推导轴心受压构件徐变计算公式.按龄期调整的有效模量法是徐变分析常用的一种方法【7J,笔者将该方法应用到轴心和小偏心钢管混凝土构件考虑混凝土徐变作用钢管与核心混凝土的应力重分布计算,并探讨截面含钢率和偏心率对应力重分布的影响规律.1基本假定在开展钢管混凝土受压构件核心混凝土徐变分析时,作以下基本假定:1)假定钢管与核心混凝土之间粘结良好,两者协同工作,平截面假定成立;2)线性徐变理论成立,混凝土徐变应力与徐变应变成正比;3)忽略核心混凝土收缩影响;试验表明_】],核收稿日期:2007-09.11;修订日期:200711.15基金项目:交通部西部交通科技项目(200631881422;20033188142024)作者简介:喻国华(1973-),男,四川洪雅人,工程师,主要从事桥梁施工与管理.516重庆交通大学学报(自然科学版)第27卷心混凝土的收缩在50～250￡,相对于徐变,计算中不予考虑.2钢管混凝土构件徐变计算公式按龄期调整有效模量法,在任意时刻t的应变为:)=[1+)】+[1+(f,)]dr(1)式(1)中,由于用按龄期调整的弹性模量来考虑长期加载过程中不断变化的应力,从而使(f)与即时应力or()仅与初始应力or(7In)有关,而与应力历史无关,简化了计算.下面依据式(1),分别推导钢管混凝土轴心和小偏心受压构件的徐变应力计算公式.2.1轴心受压构件设钢管混凝土轴心受压构件初始加载龄期为t.,钢管,核心混凝土在初始应力和下的初始应变分别为,.核心混凝土受到初始应力作用在计算时刻t的自由徐变应变为(t,),在徐变过程中自由徐变应变受到钢管壁的约束导致核心混凝土应力松弛产生相对应变△;(图1).显然,该应变的方向与弹性应变和徐变应变的方向相反.文中规定,以应变增大的方向为正向.rI…一_l三o【..L————————l一0coII—hIILL_————————I_-co_一,/@图1钢管与核心混凝土在时刻t的变形时刻t钢管与核心混凝土的应变关系为(图1):+△+l△:l=[1+(t,)】(2a)用算术符号表示为+△一△:=[1+(t,)】(2b)式中,(f,)为混凝土徐变系数;△因核心混凝土徐变引起的钢管应变增量;Ae;为核心混凝土徐变引起的实际应变增量.根据基本假定1),在初始应力作用下,钢管与核心混凝土应变相等,即=,代入式(2b)有Ae=(t,)+△:(2c)△:按式(3)计算:Ae;=赤[1+(3)上式中含有对应力历史的积分,可以离散为各个时段的求和,但更多地利用积分中值定理引: Ae;=式中,(f)一(t0)△E(t,t0)E(f,t0)(4)E(t,to)=(5)’5)老化系数p(f,t.)可以从不同的理论推导得来.2.1.1老化理论p(t,t0)=p(f,t0)=0.5～1,一般取0.8.2.1.2继效流动理论p(t,t0)=1一ote-~~’,c0(f,t0)式中,Ot,为常数,Ot=0.91,=0.686.将式(4)代入式(2c),得:蛳0)+蒜=蛳0)+(6)E(t,t0)对仅有轴向外荷载且数值不变的情况下有: △+△J7vc=0(7a)或△c:一△:一A(7b)A式(7a)中,△,△J7vc分别为钢管与核心混凝土因徐变引起的轴向力增量值.将式(7b)代入式(6),并注意到△=E△,得.n’(t,t0)△=—1—+—om—[—1+—p(t,—to)~P(—t,一to)]Ot’n’’(t,t0)Aorc=一—1—+—a—n—[—1—+—p(—t—,—to—)q二~(t—,t—o)](8)式中,n为钢材与核心混凝土的模量比,n=E/E(E为钢管弹性模量;E为核心混凝土弹性模量);为钢管混凝土构件的含钢率,=A/A(A,Ac分别为钢管与核心混凝土的截面积).△s=者吻合较好.=3.2轴压构件徐变应力计算篙一这与钢管混凝土轴心受压构件推导的公式(8) 完全一致.3钢管混凝土受压构件徐变算例3.1结果验证文献[11]开展了内灌C60的钢管混凝土构件徐变试验,钢管截面为450×10mm,混凝土养护14d后加载,共施加180t的轴向力,为防止钢管混凝土徐变导致模型缩短,采用弹簧补偿.在模型跨中截面的混凝土内部布置3个混凝土传感器,在钢管上下,左右表面各布置1个表面应变传感器.为与钢管混凝土徐变相比较,在恒温,恒湿条件下进行7d,14d,28d,90d四个加载龄期的混凝土徐变试验,表1为14d加载龄期的徐变系数试验值.表1C60混凝土徐变性能(14d加载)加载时间/d137142845徐变系数0.320.540.710.951.161.41加载时间/d6o90120150180360徐变系数1.451.551.701.861.902.21钢管弹模取2.06×10MPa,C60混凝土弹模取试验平均值4.35×10MPa.按照笔者在本文中推导的计算公式,到360d,钢管轴向力由59.9t增大到115.5t,试验值122t,核心混凝土由120.1t减小到64.4t,试验值为58.8t,理论计算值与试验值吻合较好.图3钢管表面应变随时间变化曲线图3为钢管表面应变理论与试验平均值的结果钢管D×t=500×lOmm,钢材弹性模量E=2.06×10MPa,混凝土弹性模量E=3.45×10MPa,徐变系数(t,..):2.0,老化系数JD(t,t)=0.8,轴心压力N=2000kN.长期作用下徐变引混凝土应力变化由图4看出,随着含钢率的增大,钢管混凝土轴心受压构件在长期作用下钢管应力增量呈非线性减小,如含钢率由5%增大到10.3%时,应力增量由55.52MPa减小到31.86MPa,减小42.6%,但混凝土应力变化不小,仅从一2.76MPa增大到一3.29MPa.虽然含钢率增大可以减小钢管由徐变引起的应力增量值,但总轴力仍在增大,这是由于钢管更多地承担了轴向力缘故(=d_N),如图5.对核心混凝土,长期作用下As+Ac/lL应力增量变化不大,但总轴力变化也很明显(图5),一方面含钢率增大使核心混凝土承担更少的轴向力,另一方面,徐变又使轴向力进一步减小(△Ⅳ=一△).混凝土承担的轴向力减小不利于充分钢管混凝土性能的发挥,对此应引起重视.3.3偏心受压构件徐变应力计算钢管DXt=500X12mm,钢材弹性模量E=2.06×10MPa,混凝土弹性模量E=3.45×10∞∞∞∞∞∞∞∞nm第4期喻国华,等:钢管混凝土受压构件徐变分析519图5轴心受压构件钢管与核心混凝土轴向力变化曲线MPa,徐变系数(t,..)=2.0,老化系数p(t,to)=0.8,轴心压力N=2000kN,荷载偏心距e=10mm.长期作用下徐变引起的钢管和混凝土的应力增量,计算如下:含钢率=A/A=0.103,=5.48×10m4,Ic=2.52×10～m,=IZ=0.217A=(+/3)/2=0.160,B=(8一)/2=0.057E=E/【1+(t,t0)】=1.15×10MPaE=E/[1+p(t,0)]=1.33×10MPa根据式(12),钢管与核心混凝土初始应力为::=46.65MPa,or.=7.77MPa,or6=36.34MPa,or6.=6.13MPa.其应力增量值分别为:Aor.=34.04MPa,Aor6=29.67MPaAor.=一3.77MPa,Aor6=一2.82MPa为进一步分析不同偏心率和不同含钢率下钢管与核心混凝土由徐变产生的应力增量,计算以下两种情况:1)偏心距e=10naln,钢管外径不变,钢管壁厚分别取8naln,10naln,12Inln,14naln,16naln,18naln,20naln,22naln,24naln.不同截面含钢率下钢管与核心混凝土的应力增量变化如图6.2)壁厚=10naln,偏心距e分别取5naln,10naln,151,nln,20naln,25naln,301,nln.不同偏心距的钢管混凝土构件,由徐变在钢管和混凝土中产生的应力增量变化曲线如图7.图6表明,在保持偏心距不变的情况下,小偏心受压构件钢管应力增量依然随含钢率的增大而减小,且受压侧应力增量大于受拉侧应力增量,符合徐变对构件影响规律,而混凝土应力增量变化很小;随着偏心率的增大,受压侧钢管应力增量也相应增大,而受拉侧钢管应力相应减小(图7),混凝土应力增量仍变化不显着.上述分析结果与文献[1]试验结论是一致的.图6相同偏心距不同含钢率下钢管与核心混凝土应力变化曲线钢管壁厚10mm…....偏心率?图7相同含钢率不同偏心距下钢管与核心混凝土应力变化4结语根据按龄期调整的有效模量法,分别推导了轴心和小偏心钢管混凝土构件徐变引起的钢管与核心混凝土应力增量计算公式,计算结果与试验吻合较好.进一步算例表明,无论是轴心受压构件还是偏心受压构件,在长期作用下,含钢率对钢管应力影响显着,而对核心混凝土应力影响很小.含钢率是钢管混凝土的一个重要参数,在考虑徐变对构件的长期作用时,虽然增大含钢率能减小徐变引起的钢管应力增量,但同时也增大了钢管需承担的轴向力,总体上仍使钢管承担的轴向力增大,而核心混凝土进一步卸载,这不利于钢管混凝土构件性能的发挥,因此,在选择钢管含钢率时,应综合考虑多方面因素.参考文献:[1]钟善桐.钢管混凝土结构(3版)[M].北京:清华大学出版社,2003.[2]NakaiH,KuritaA,LehinoseL.Anexperimentalstudyoncreepofconcretefilledsteelpipes[C]//Proc.Of3In—ter.Confer.OnSteelandConcreteCompositeStructures. Fukuoka,Japan:1991:55-60.(下转第600页)重庆交通大学学报(自然科学版)第27卷一～—茹——而一;…i而一…2—50……j面’0时间/d图8路基内部TGDG130型格栅实测蠕变特性曲线4.4结果分析根据室内蠕变试验结果,TGDG130型聚丙烯单向塑料土工格栅的室内蠕变强度折减系数为4.4, CA,IfrSG70—70型聚乙烯双向塑料土工格栅的室内蠕变折减系数为3.4,材料差异导致的蠕变折减系数差异并不是很大.已有研究表明,相对于无侧限条件,土工合成材料在侧限条件下蠕变速率明显变小.本次试验也验证了这一点.图3结果显示,室内无侧限条件下,10%,20%和40%荷载水平的TGDG130型格栅在1×10h时应变应分别达到1.43%,4.01%和15.79%.处于路基内部工作状态的同类型格栅,8%,17%和30%荷载水平在1×10h时应变仅相当于0.78%,2.69%和4.29%.5结论与建议1)在制造工艺不断进步和原材料质量逐渐提高的条件下,材料差异导致的土工格栅蠕变强度折减系数差异不是很大.2)室内无侧限蠕变试验和路基中有侧限蠕变试验表明,TGDG130型聚丙烯土工格栅的蠕变曲线可用对数函数和乘幂函数来拟合.当荷载水平较低时,对数函数拟合效果较好,当荷载水平较高时(如(上接第519页)[3]TerreyPJ,BradfordMA,GilbertRI.Creepandshrink—ageofconcreteinconcrete—filledcircularsteeltubes[El//Procof6Inter.SymposiumonTubularStructures Melbourbne.Australia:1994:293-298.[4]王元丰,韩冰.钢管混凝土轴心受压构件的徐变分析[J].中国公路学报,2000,13(2):57-60.[5]韩冰,王元丰.钢管混凝土小偏心受压构件的徐变分析[J].工程力学,2001(12):100—116.[6]顾建中,刘西拉.轴向荷载作用下钢管混凝土的徐变[J].中国公路学报,2001,14(4):59-62.[7]周水兴.钢管初应力对钢管混凝土拱桥承载力的影响荷载水平在40%及以上),蠕变曲线相对而言比较陡峭,乘幂函数拟合效果更好.而CATI’SG70—70型聚乙烯土工格栅蠕变曲线的拟合函数与荷载水平基本无关,可用对数函数拟合.3)就笔者所试验的TGDG130型土工格栅,在近似荷载水平作用下,无侧限条件时的蠕变速率约为侧限条件时的两倍左右.4)综合笔者试验研究和已有研究成果,高强土工格栅的蠕变强度折减系数可不考虑原材料区别,统一取为3,5～4.5之间,该取值范围偏于安全.如果考虑实体工程中土工格栅的侧限条件,其蠕变折减系数可略微下调.参考文献:[1]AASHTODesignation:M288-97(8Edition),Geotextile SpecificationforHighwayApplication.StandardSpecifi一cationforTransportationMaterialsandMethodofSam—piingandTesting[S].[2]JTGE50--2006,公路土工合成材料试验规程[S].[3]QB/T2854--2007,塑料土工格栅蠕变试验和评价方法[S].[4]王钊,李丽华,王协群,土工合成材料的蠕变特性和试验方法[J].岩土力学,2004,25(5):723-727.[5]WuCS,HongYS.Creepbehaviorofgeotextileunder confiningstress[c]//GeomembranesandRelatedProd—ucts——Pmceedingsof5thInternationalConferenceon Geotextiles.Singapore:[S.n.],1994,1135—1138.[6]BeckerLDB,NunesALLS.Confinedcreepofgeotex—tileinacompactedsandfill[C]//Proceedingsof7thIn—temationalConferenceonGeosynthetics.France:Nice, 2002.1519.1522.研究[D].重庆:重庆大学,2007.[8]周履,陈永春.收缩徐变[M].北京:中国铁道出版社,1994.[9]BazantZP,WrittmannFH.Creepandshrinkageincon—cretestructures『M].USA:JohnWiley&SonsLtd., 1982:307—336.[10]谢肖礼,秦荣,彭立文,等.钢管混凝土劲性骨架拱桥收缩徐变影响理论研究[J].中国工程科学,2001,3 (3):80—84.[11]刘成才.大跨径钢管混凝土拱桥的时间,几何,温度非线性空间分析[D].重庆:重庆交通学院,2004.。

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]。

徐变对钢管混凝土偏心受压构件挠度的影响分析

（ＦＴ）ｍｅｅｓｔｅｍｂｒｅｅｔｎｃｎｉｅｎｒｅｆｅｃｓｓｕｉ，ａｄａｍｅｈｄＣＳｍｂｒ，ｈｍｅｅｓｆｃｉｓｒｇｃｅｐｉｌｎｅｄｌｏｏｄｉｎｕｗａｔｄｅｄｎｔｏ
ｔａｃｌｔｈｅｅｔｎｗａｕｌｂｈｙｏｔｒｔｎ．Ｔｈｅｕｔｂａｎｄｂｈｓｍｅｈｄｏｃｌｕａｅｔｅｄｆｃｉｓｂｉｙｔｅｗａｆｉｅａｉｌｏｔｏｅｒｓｌｏｔｉｅｙｔｉｔｏｓｗｅｅｒａｏａｌ．ｒｅｓｎｂｅ
件的受力特点，立了通过迭代计算钢管混凝土偏心受压构件徐变的方法，此基础上，虑钢管混凝土建在考构件的变形特点，导出计算徐变对钢管混凝土偏心受压构件挠度的公式，应用此公式分析含钢率、推并钢材和混凝土等级等因素在徐变过程中对挠度的影响．
ＫｅｒｓＣｎｒｔｌｄＳｅｌｙｗｏｄ：ｏｃｅｅＦｉｅｔｅｂｌｅｂｒ；ｅｃｎｆｃｌｃｍｐｅｓｏｃｅｐ；ｅｅｔｎｌＴｕｕａｍｍｅｓｃｅｔａｒｉｏｒｓｉｎ；ｒｅｄｆｃｉｌｏ
摘
要：分析钢管混凝土偏心受压构件的徐变分析的基础上，一步考虑徐变对偏心受压构在进

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
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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
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钢筋混凝土结构的徐变性能研究

钢筋混凝土结构的徐变性能研究一、引言钢筋混凝土结构是现代建筑工程中最常见的结构形式之一，其具有优良的耐久性、承载能力和抗震性能，但在长期使用过程中，钢筋混凝土结构会受到外力和环境等多种因素的影响，导致其徐变性能发生变化，进而影响结构的安全性。

因此，深入研究钢筋混凝土结构的徐变性能，对于提高结构的可靠性和安全性具有重要意义。

二、徐变的概念及影响因素1. 徐变的概念徐变是指在恒定的外部载荷下，材料在一段时间内产生的变形，该变形随时间增长而逐渐增大，称为徐变变形。

徐变变形是由于材料中的微观组织结构发生改变所致，这种改变可以表现为晶格缺陷的积累、位错的移动和扩散等。

2. 影响因素钢筋混凝土结构的徐变性能受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：（1）温度：温度是影响钢筋混凝土结构徐变性能的主要因素之一。

当温度升高时，材料的徐变速率会加快，从而导致徐变变形增大。

（2）湿度：湿度也是影响钢筋混凝土结构徐变性能的重要因素之一。

湿度会使得材料吸水膨胀，从而导致徐变变形增大。

（3）荷载水平：荷载水平是影响钢筋混凝土结构徐变性能的另一个重要因素。

当荷载水平增大时，材料的徐变速率也会加快。

（4）时间：时间也是影响钢筋混凝土结构徐变性能的一个因素。

随着时间的推移，材料的徐变变形会逐渐增大。

三、徐变试验方法为了研究钢筋混凝土结构的徐变性能，需要进行相应的试验。

目前，常用的徐变试验方法主要包括以下几种：1. 恒定荷载法恒定荷载法是最常见的徐变试验方法之一。

该方法是在恒定荷载下进行试验，通过测量材料的变形和时间的关系，来确定材料的徐变特性。

2. 断裂能法断裂能法是一种比较新的徐变试验方法，该方法是通过测量材料的断裂能来确定其徐变特性。

该方法具有试验过程简单、试验时间短等优点。

3. 微观试验法微观试验法是一种通过观察材料的微观结构来确定其徐变特性的试验方法。

该方法可以直接观察到材料中的晶格缺陷和位错等微观结构的变化，从而确定其徐变特性。

钢筋混凝土结构的徐变性能研究

钢筋混凝土结构的徐变性能研究一、引言钢筋混凝土结构是现代建筑中最常用的结构形式之一，其在建筑中的应用已经超过了100年。

然而，钢筋混凝土结构在使用过程中会发生徐变现象，即随着时间的推移，结构的变形会不断增加，从而对结构的稳定性和安全性产生影响。

因此，研究钢筋混凝土结构的徐变性能具有重要意义。

二、徐变现象的基本概念徐变是指固体在长时间受力状态下存在渐进的塑性变形。

在钢筋混凝土结构中，徐变现象主要表现为结构变形的持续增加，从而影响结构的稳定性和安全性。

徐变一般包括瞬时徐变和持续徐变两种类型。

瞬时徐变是指结构在一定时间内的变形，一般在加载后不久即可达到稳态；而持续徐变是指结构在加载后长时间内的变形，一般需要数年或者数十年的时间才能达到稳态。

三、徐变现象的原因徐变现象的发生原因是材料在长时间受力下的微观结构变化。

在钢筋混凝土结构中，徐变主要是由于水泥石、粘土矿物和钢筋的力学性质发生变化所引起的。

水泥石中的孔隙随着时间的推移逐渐变大，导致结构的渗透性变差；粘土矿物的颗粒之间的接触点会随着时间逐渐脆化，导致结构的强度下降；而钢筋中的应力松弛和腐蚀会导致结构的刚度和强度减小。

四、徐变现象的影响因素徐变现象的发生受到多种因素的影响。

其中最主要的因素包括温度、湿度、荷载大小和荷载历史等。

温度和湿度对水泥石和粘土矿物的变化有较大的影响；荷载大小和荷载历史则直接影响结构的应力状态和变形状态。

五、徐变性能的测试方法对钢筋混凝土结构的徐变性能进行测试是非常必要的。

目前常用的测试方法主要包括盆式徐变试验、钢筋混凝土梁徐变试验、钢筋混凝土柱徐变试验等。

其中盆式徐变试验是一种简单易行的试验方法，适合用于小型试件的测试；而钢筋混凝土梁和柱的徐变试验则能够更加真实地反映结构的徐变性能。

六、徐变性能的分析方法对钢筋混凝土结构的徐变性能进行分析可以采用多种方法。

其中常用的方法包括理论分析、有限元分析和统计分析等。

理论分析主要通过分析结构的受力状态和材料的力学性质，计算结构的变形和应力状态；有限元分析则是通过建立结构的数值模型，模拟结构的受力状态，计算结构的变形和应力状态；统计分析则是通过对大量的结构数据进行分析，得出结构徐变行为的规律性和统计特征。

钢筋混凝土偏心受压构件

1
0.5 fc N
A
11, 11
试验表明，随着长细比的增大，达到最大承载力时截面应变值 (钢筋与混凝土)减小，使控制截面的极限曲率
随l 0/h的增加而减小，通过乘一个修正系数ζ2（称为偏
心受压构件长细比对截面曲率的影响系数）
2
1.150.01l0 h
l0 15, h
2 1
1 1
1400ei
◆ 直至达到截面承载力极限状态产生破坏。
N
N0
Nus Num
Nusei Numei
Nul Nul ei
◆ 对短柱可忽略挠度f影响。
Num fm Nul fl
M0
M
N ◆ 长细比l0/h =5~30的中长柱。
◆ f 与ei相比已不能忽略。
N0Leabharlann ◆ f 随轴力增大而增大，柱跨中
弯矩M = N ( ei + f ) 的增长速度大于轴力N的增长速度。即
三、偏心受压构件的N-M相关曲线
四、二阶效应引起的临界截面弯矩增大系数
• 原因：
y px y f ?sin le
f
ei N
l0le
xN ei
ns1130M 012 Nea lhc 2c
h0
c
0.5 fc A N
c 1, c 1
MCmnsM2
Cm
0.70.3M1 M2
ei
M N
ea
三个条件同时满足时，ns直接取1
l0 h
212
h0
实际考虑是在初始偏心距ei 的基础上×η
上节课总结
一、初始偏心距
ei e0ea
e0=M/N
附加偏心距ea取20mm与h/30 两者中的较大值， h是指偏心方向的截面尺寸。

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 J１６４６．５３２６０S J２５３８．８－１６．６３９１２２０．０S J３６５４．９２６０１S 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管-混凝土-钢管受弯构件非线性分析

ｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｓｔａｇｅｓ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｈｏｌｌｏｗｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｌｏａｄｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆ
行分析。采用平截面假定的纤维模型法，编制了ＧＦＲＰ管一混凝土一钢管组合构件的抗弯承载力计算程序。利用
该程序计算得到弯矩一曲率、荷载一变形关系曲线，以及混凝土强度、空心率及ＧＦＲＰ管及内钢管厚度等因素对
ＧＦＲＰ — ｃｏｎｃｒｅｔｅ — ｓｔｅｅｌｄｏｕｂｌｅｓｋｉｎｔｕｂｕｌａｒｍｅｍｂｅｒｓｉＳｗｏｒｋｅｄｏｕｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｉｂｅｒｍｏｄｅ１ｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｆｌａｔｓｅｃｔｉｏｎａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｂｙｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅｍｏｍｅｎｔｃｕｒｖａｔｕｒｅａｎｄｌｏａｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｏｓｅａｍｏｎｇｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆＧＦＲＰｔｕｂｅａｎｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅ，ｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈｏｌｌｏｗｒａｔｉｏ，ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆＧＦＲＰｔｕｂｅａｎｄｓｔｅｅ１ｔｕｂｅ，ｌｏａｄａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｆｌｅｘｕｒａｌｍｅｍｂｅｒ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅ１ｏａｄ — ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｃａｎ

温度作用下钢管混凝土轴心受压构件的徐变研究的开题报告

温度作用下钢管混凝土轴心受压构件的徐变研究的
开题报告
一、研究背景和意义
随着工程建设的不断发展，用钢管混凝土轴心受压构件在大型工程
中得到了广泛应用。

钢管混凝土轴心受压构件是由钢管和混凝土构成的
双材料组合结构，具有优异的抗弯和承载能力，能够满足较高的工程需求。

然而，在实际应用中，钢管混凝土轴心受压构件会面临各种不同的
荷载作用，如静载、动载、温度等作用，尤其是在特殊的环境下，如火灾、高温等条件下，混凝土结构物的受力性能会受到影响，容易发生破坏。

因此，对于钢管混凝土轴心受压构件在温度作用下的徐变特性进行
深入研究，对于提高其耐久性和安全性具有重要意义。

二、研究内容和方法
本文将研究钢管混凝土轴心受压构件在高温环境下的徐变特性，包
括其应力-应变关系、应变速率效应、应变历史效应等方面。

首先，通过
实验获取钢管混凝土轴心受压构件在不同温度下的力学性能数据；其次，通过对比实验数据和有限元模拟结果，选用合适的徐变本构模型对其徐
变行为进行描述。

最后，通过对实验数据和有限元模拟结果的对比分析，评估徐变对钢管混凝土轴心受压构件性能的影响以及其对温度变化的敏
感性。

三、预期成果
通过本论文的实验和模拟研究，可以获得以下预期成果：
1. 综合分析钢管混凝土轴心受压构件在高温环境下的徐变特性，探
究徐变现象对其力学性能的影响机理；
2. 提出一个适合描述钢管混凝土轴心受压构件在温度作用下的徐变
本构模型，以实现对其徐变行为的准确预测；
3. 对不同温度下的钢管混凝土轴心受压构件进行试验和模拟，评估徐变对其性能的影响，并为其设计和使用提供一定的理论指导。

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。

钢管混凝土轴心受压构件受核心混凝土徐变的影响分析

总第２２１期
＝：１５：Ｅ２＋．＋：
＝
（）５
Ｌ（）ｏ６Ｊ
于是由于徐变而使构件稳定承载力的下降率可表示为
公式（）（）（）明，４、５和６表只要计算知道钢管和混凝土
模量的变化，即可确定徐变对稳定承载力的影响。在公式（）（）钢管的切线模量按公式为４、５中，图５Ａ和＂的关系
ｄ
图３徐变与＿『ｖ的关系
２
＝
（：＋：Ｅ，Ｅ）｜
（）１
式中：、为分别是钢材和混凝土的切线模量；，为分、Ｊ别是钢管和混凝土的惯性矩，对实心钢管混凝土分别如下
Ｌ ÷ ＝
，ｔ＋．）｜＝（１ｔ５
ＥＥ：＝ｊ
图５给出。
（１轴受构的，。时考徐对７）３）心压件ｅ≤３，虑变稳鋈／．不ｒ０
定承载力的影响。（）５Ａ＜１０的中长柱，２对０＜２当承受永久荷载引起的轴心力占全部轴力３％及以上时，０应将组合强度设计值乘以混凝土徐变影响系数Ｋ，考虑核心混凝土的徐变影响。应值由下表１出。给表１徐变折减系数值
利用上述公式对不同的配筋率及不同的恒载比例进行大量的数值分析，并将系数卵变化与长细比Ａ的关系，由
５＜Ａ≤ ７００
７（Ａ≤ １００２
Ｏ．Ｏ９Ｏ．５８
２１年第１期０１Ｏ（总第２２）１期

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。

钢筋混凝土结构的徐变性能研究

钢筋混凝土结构的徐变性能研究一、研究背景钢筋混凝土结构是近年来广泛使用的一种建筑结构，其具有耐久性、刚性好、承载力高等优点，但是在长期使用过程中存在着徐变现象，这会对结构的安全性产生一定的影响。

因此，对钢筋混凝土结构的徐变性能进行研究，对于保证结构的安全性具有重要意义。

二、徐变的概念徐变是指在一定温度下、应力作用下，材料在时间的作用下产生的持续性变形，其表现为材料的变形量随时间的增加而增加。

钢筋混凝土结构的徐变性能是指在一定温度下、应力作用下，钢筋混凝土结构产生的持续性变形。

三、影响徐变的因素1.温度：温度是影响钢筋混凝土结构徐变性能的重要因素，温度升高会加速徐变的产生。

2.应力水平：应力水平越高，徐变的速度就越快。

3.时间：时间是影响徐变的重要因素，时间越长，徐变的程度就越大。

4.湿度：湿度是影响钢筋混凝土结构徐变性能的重要因素，湿度增加会加速徐变的产生。

四、徐变的测试方法1.恒载试验：通过给结构施加恒定荷载，观察结构的变形量随时间的变化，来确定结构的徐变性能。

2.瞬变试验：通过给结构施加瞬间荷载，观察结构的变形量随时间的变化，来确定结构的徐变性能。

3.加速试验：通过给结构施加加速荷载，观察结构的变形量随时间的变化，来确定结构的徐变性能。

五、徐变的影响1.对结构的安全性产生影响。

2.会导致结构的变形量增加。

3.会导致结构的刚度下降。

4.会导致结构的承载力下降。

六、徐变的防护措施1.采用高强度钢筋和高性能混凝土。

2.控制结构的温度和湿度。

3.采用预应力技术，提高结构的刚度和承载力。

4.加强结构的维护和管理。

七、结论通过对钢筋混凝土结构的徐变性能进行研究，可以了解到徐变的概念、影响因素、测试方法、影响和防护措施等方面的内容，为钢筋混凝土结构的设计和施工提供了重要的参考。

在实际工程中，应该加强对结构的维护和管理，采取科学有效的防护措施，保证结构的安全性和可靠性。

钢筋混凝土徐变行为及其预报方法研究

钢筋混凝土徐变行为及其预报方法研究钢筋混凝土是一种常见的建筑材料，其性能的稳定性和耐久性是构建一座安全、牢固建筑物的关键性质。

但是，钢筋混凝土在长期使用过程中，由于徐变（Creep）行为的存在，可能会导致构建物发生失效，引起严重的安全问题。

因此，研究钢筋混凝土徐变行为及其预报方法对于提高建筑结构的安全性具有重要意义。

一、徐变现象及其影响徐变是指在恒定荷载作用下，材料缓慢变形的现象。

这种变形并不是由于一次性的刚性破裂引起的，而是材料在长期荷载下的变形。

在通常情况下，徐变的产生速率非常缓慢，难以被直接观测到。

但是，它仍然可能导致材料失效，对结构的耐久性和安全性带来威胁。

在钢筋混凝土中，徐变是由于混凝土的水化反应和内部结构的变化引起的。

这种变化会导致混凝土的强度和刚度下降，从而进一步加速徐变的发展。

同时，由于钢筋和混凝土在徐变过程中的变形速率不同，也会导致一些混凝土开裂的现象。

二、预报徐变行为的方法为了准确评估材料在长期荷载下的性能，必须预报徐变行为。

目前，主要有三种方法预报钢筋混凝土徐变行为：桶形曲线法、龙骨定量分析法和本构模型法。

桶形曲线法是一种试验方法，通常使用很长时间持续荷载样本进行测试。

在一个时间段内，可在不同荷载水平下测试混凝土的变形。

然后，将这些数据绘制成一个桶形曲线。

这条曲线显示了荷载水平和混凝土变形之间的关系，能够帮助预测徐变行为。

龙骨定量分析法是一种基于含龙骨混凝土的试验数据分析方法。

这个方法利用了混凝土龙骨的刚度和徐变性，并对试验数据进行解析。

通过这种方法，可以建立含龙骨混凝土的徐变本构方程，从而预测徐变行为。

本构模型法是一种数学建模方法，可利用一系列特定的方程和数据点以及注释来模拟材料在长期荷载下的徐变性能。

它通常需要设定一些参数，用来描述材料的行为和性能。

本构模型法具有高度的灵活性和提供有用的结果的能力。

三、实验测定的因素在钢筋混凝土中，徐变是一个复杂的过程。

而且，它还受许多不同因素的影响。

不同空心率下偏压GFRP管-混凝土-钢管组合柱的数值模拟

不同空心率下偏压GFRP管-混凝土-钢管组合柱的数值模拟梅宝瑞;张云峰;吴紫阳【摘要】本文研究了空心率对偏压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响规律,可为构件设计提供依据.本研究利用有限元分析技术对不同空心率下的构件进行模拟试验与分析,结果表明:组合柱的承载力随着空心率的提高而降低.减小空心率对组合柱的承载力和延性都有提升作用,且对偏压曲线的弹塑性阶段有延长作用;增大GFRP管壁厚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都有着显著的提升作用;其他影响因素相同的情况下,随着空心率的不断增大,构件极限承载力降低的幅度逐渐加大.【期刊名称】《石河子大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(036)002【总页数】6页(P214-219)【关键词】纤维增强复合材料;组合柱;空心率;偏压性能;数值模拟【作者】梅宝瑞;张云峰;吴紫阳【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;大庆油田有限责任公司第三采油厂第三油矿,黑龙江大庆163000【正文语种】中文【中图分类】TU398.9近年来，随着各种复杂工程的开展，对柱的力学性能要求越来越高，FRP组合结构开始映入了人们的眼中。

随着对FRP组合柱结构的深入研究，滕锦光教授[1]提出了一种由FRP外管、钢内管以及两管之间填充的混凝土组成的新型组合结构形式FRP管-混凝土-钢管组合柱（FRP Tube-Concrete-Steel Double-Skin Tubular Column，简称 DSTC)。

FRP 具有质量轻、强度高、耐久性好、抗腐蚀等特点，与钢管一起作为该结构的模板[2]。

该结构通过外置FRP内置钢管，具有施工方便，自重较轻，受约束混凝土具有较好的延性、耐腐蚀性好和抗震性能强等优点[3-4]，并被广泛应用于近海桥梁及高层等中作为柱使用。

目前，许多学者对于GFRP管-混凝土-钢管组合柱的理论模型以及轴压力学性能研究[5-9]已取得了较多深入的成果，而在实际工程中柱除了受到轴向力的作用还受到弯矩的作用，且针对实际工程应用中经常出现的此种偏心受压的研究[10-11]比较少。

偏心受压配筋混凝土构件徐变的计算方法

偏心受压配筋混凝土构件徐变的计算方法饶瑞;王荣辉;刘爱荣【摘要】针对偏心受压配筋构件徐变计算较为繁琐的现状,提出一种考虑钢筋作用的混凝土徐变应变实用计算方法.通过定义钢筋有效面积来反映构件配筋对徐变的影响,并根据弯矩等效的原则建立钢筋实际面积与有效面积的换算关系.根据各层钢筋在截面应力形心处的等效面积(有效面积)获得截面的有效配筋率,进而可参照轴心受压构件徐变应变计算过程中对钢筋作用的处理方式,计算截面的徐变应变.算例表明,该方法的计算精度与老化系数法相当.由于避免了繁琐的净截面特性计算过程和方程组建立、求解过程,在使用上更为方便,可用于偏心受压构件,尤其是多层配筋的偏心受压构件的徐变计算.%A creep analysis method for reinforced concrete members under eccentric compression is presented as considering the effect of steel reinforcements on creep. Effective area is defined to quantify the effect of steel reinforcement on creep. The relationship between the effective area and the actual area of steel reinforcement is obtained by the principle of bend moment equivalent. The effective reinforcement ratio is derived. With this ratio, the creep stress of reinforced concrete members under eccentric compression can be calculated like those under axial compression. Numerical examples are given to illustrate the application of the proposed approach. It is shown, through the examples, that the proposed method is well-matched in the accuracy with the method which makes use of the aging coefficient. Avoiding calculating the characteristic of the net concrete section and solving the algebraic equations, the proposed method is convenient in use. It is suitable for the creep analysisof reinforced concrete members under eccentric compression, especiallyfor the members with multi-layers of steel reinforcements.【期刊名称】《中山大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(050)003【总页数】5页(P57-61)【关键词】偏心受压构件;多层钢筋;徐变;徐变应力【作者】饶瑞;王荣辉;刘爱荣【作者单位】广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心,广东广州510006;华南理工大学土木与交通学院,广东广州510640;广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】U441在配筋构件中，混凝土的徐变将受到钢筋的抑制[1-4]。

内套GFRP管圆钢管混凝土组合柱的偏压力学性能分析

内套GFRP管圆钢管混凝土组合柱的偏压力学性能分析
石起振;田博宇;张耀祖;张玉琢
【期刊名称】《河南城建学院学报》
【年(卷),期】2024(33)1
【摘要】利用ABAQUS有限元软件建立了适用于内套GFRP管圆钢管混凝土组合柱的单向偏压模型,研究了影响该组合柱力学性能及失效模式的关键因素。

结果表明:该组合柱的极限承载力随着偏心距的增大而降低,随着外置圆钢管和内套GFRP管壁厚的增加而提高。

内套GFRP管壁厚对构件极限承载力的影响小于偏心距和外置圆钢管壁厚造成的影响。

长径比对极限承载力的影响较小。

基于影响系数法建立了适用于单向偏压构件的极限承载力计算方法,该计算方法可为相关工程提供参考。

【总页数】9页(P18-25)
【作者】石起振;田博宇;张耀祖;张玉琢
【作者单位】辽宁工程技术大学土木工程学院;沈阳建筑大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.9
【相关文献】
1.长径比对GFRP管-混凝土-钢管组合柱偏压力学性能的影响
2.内置GFRP管-钢管混凝土组合柱的轴压力学性能分析
3.不同空心率下偏压GFRP管-混凝土-钢管组
合柱的数值模拟4.长期荷载作用下内配工字型钢方钢管混凝土偏压柱力学性能分析5.内管设PBL肋型圆套圆中空夹层钢管混凝土柱-钢梁节点滞回性能分析
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GFRP管钢筋混凝土柱轴心受压有限元分析

GFRP管钢筋混凝土柱轴心受压有限元分析
倪春雷;张秋坤
【期刊名称】《低温建筑技术》
【年(卷),期】2015(037)009
【摘要】利用大型有限元软件ABAQUS对GFRP管钢筋混凝土柱承受轴心压力
情况进行有限元分析.选取GFRP管、钢筋和混凝土合理的本构关系,通过网格划分、定义边界条件和收敛准则建立分析模型,并对比相关试验验证该分析模型的正确性.
利用该模型分析GFRP管钢筋混凝土柱轴心受压的受力性能,并讨论了相关参数对
承载力的影响.
【总页数】3页(P83-85)
【作者】倪春雷;张秋坤
【作者单位】沈阳工业大学,沈阳 110870;中国寰球工程公司辽宁公司,沈阳110167
【正文语种】中文
【中图分类】TU374.3
【相关文献】
1.GFRP管钢筋混凝土柱偏心受压有限元分析
2.考虑二次受力的新型玻璃纤维复合材料(GFRP)加固钢筋混凝土柱的非线性有限元分析
3.GFRP轴心受压构件计算方
法的分析与改进4.考虑剪切变形的轴心受压GFRP圆管临界荷载5.GFRP套管与钢纤维砂浆复合加固损伤RC柱轴心受压试验研究
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GFRP加固钢筋混凝土梁(受弯构件)试验研究的开题报告

GFRP加固钢筋混凝土梁（受弯构件）试验研究的开题报告一、研究背景钢筋混凝土梁是建筑工程中一个重要的结构组件。

但在使用过程中，由于自然及外力因素的影响，梁的构件可能会出现裂缝、变形、甚至破坏等问题，从而影响建筑结构的安全性和稳定性。

因此，钢筋混凝土梁的加固和修复成为一项重要的研究课题。

传统的加固方法包括钢板加固、混凝土覆盖层加固等。

但钢板加固存在锈蚀、维护难等问题，混凝土覆盖层加固则增加了自重，还可能造成局部加厚，从而影响原有结构的美观性和使用性。

相比之下，玻璃纤维增强聚合物（GFRP）加固方法具有使用方便、具有很好的耐腐蚀性能、不会产生应力集中等优点，已经被广泛应用于钢筋混凝土结构的加固和修复中。

二、研究内容本次研究将以GFRP加固钢筋混凝土梁为对象，重点研究以下内容：1. 梁的力学性能测试：将选定的梁注入荷载并进行力学性能测试，以了解原有结构的承载能力及其受力性能情况。

2. GFRP加固方案设计：设计GFRP加固方案，包括GFRP板的种类和布置方式等，确保加固效果最佳。

3. 加固后梁的力学性能测试：将选定的梁进行GFRP加固后再进行力学性能测试，以了解加固后梁的承载能力及其受力性能情况。

4. 结果分析和总结：通过对测试数据的分析，比较原有结构与加固后结构的性能差异，并对GFRP加固方法的适用性和优劣进行综合评估。

三、研究意义本项研究对于加强和改善现有建筑结构中钢筋混凝土梁的修复措施具有一定的实用性和推广性。

同时，该研究可为类似结构的加固工作提供有价值的参考。

另外，研究GFRP加固材料的适用性和优劣也将为相关领域的研究提供重要资料和依据。

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N = N f + Nc + Ns
式中 GFRP 管和混凝土的初始应力由式(1)和(2)计算。由平截面假定可知，纵向钢筋的轴向应变和混凝土的轴向应变相同。将纵向钢筋的面积折算成混凝
土的面积，可得纵向钢筋的轴力：
= N s
Ac
As − Ach
⋅
Es Ec
Nc
则
= N f
γ
1−
µcn2 − Ec
偏心受压构件符合下列关系：
= M N (e0 + f ) ， e = e0 + f = ηe0
式中：e0 —外荷载作用点的初始偏心距；f—构件的挠度；e—外荷载作用在构件中的偏心距；η —偏心距
增大系数[9= ]，η e= 0 + f 1 。
e0
1− N
NE
2.2. 紧箍应力分析
空、实心 GFRP 管钢筋混凝土构件中，截面应力分布不均匀，紧箍力的分布也不均匀，核心混凝土处于不等侧压应力的三向应力状态。核心混凝土应力状态，见图 1。
1辽宁工程技术大学土木工程学院，辽宁阜新 2东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳
*通讯作者。
文章引用: 张霓, 马润博, 肖宇屹, 丁虹达, 刘杰林, 孙永涛, 王连广. 空实心 GFRP 管钢筋混凝土偏心受压构件徐变分析[J]. 土木工程, 2019, 8(10): 1483-1492. DOI: 10.12677/hjce.2019.810173
Received: Nov. 23rd, 2019; accepted: Dec. 16th, 2019; published: Dec. 23rd, 2019
Abstract
In order to study the effect of creep on the eccentric compression members of hollow and solid GFRP tube reinforced concrete, the creep formula of hollow and solid GFRP tube reinforced concrete was established. GFRP tube reinforced concrete eccentric compression member creep effect analysis and calculation was established, and a numerical example was calculated, analyzing the effect of eccentricity, the hollow rate, action load, the thickness of GFRP tube and strength grade of concrete to influence of eccentric compression member creep. Results of the computation showed that the creep of the eccentric compression member was increased with the increase of eccentricity, hollow rate, action load and strength grade of concrete, the decrease of the thickness of GFRP tube. The influence of hollow rate and action of the creep of GFRP tube reinforced concrete eccentric compression member was large, and eccentricity and the thickness of GFRP tube were the secondary factor. The strength grade of concrete was relatively small.
Figure 1. Eccentric core concrete stress 图 1. 核心混凝土应力状态
由胡克定律得核心混凝土应变：
εc1 =
1 Ec
σ c1
−
µc
(
p1
+
q1 )
εc2
=
1 Ec
q1
−
µc
(σ c1
+
p1 )
εc3
=
1 Ec
p1
− µc
(σ c1
+ q1 )
1College of Civil Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin Liaoning 2School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang Liaoning
−
µf Ef
3 3
σ
f3
εf2
= − µ f 1 σ Ef1
f1
−
µf3 Ef 3
σ
f3
ε=f 3
σ f3 Ef 3
−
µf1 Ef1
σ
f1
由变形协调条件，假设 εc1 = ε f 1 、 εc2 = ε f 2 、 εc3 = ε f 3 ，得：
( ) 1
Ec
σ c1
− µc
p1 + q1

=
σ f1 Ef1
−
µf3 Ef 3
σ
f
3
( ) 1
Ec
q1
−
µc
σ c1 + p1

= − µ f 1 Ef1
σ
f
1
−
µf Ef
3 3
σ
f
3
( ) 1
Ec
p1
− µc
σ c1 + q1

=
σ f3 Ef 3
−
µf1 Ef1
σ
f1
化简得：
q1 = n1σ c1 p1 = n2σ c1
µ f 1 − µc
Keywords
GFRP Tube, Steel Reinforced Concrete, Hollow and Solid, Eccentric Compression, Creep
空实心GFRP管钢筋混凝土偏心受压构件徐变分析
张霓1*，马润博1，肖宇屹1，丁虹达1，刘杰林1，孙永涛1，王连广2
µc n1
−
µ f 3rf n2 E f 3t f

E f 1Nc
(12)
1 + erf 式中： γ = Ac − Ach Ic 。
1 + erf Af I f
整理得：
Nc
= 1+γ

1
−
µc
n2 − Ec
µc
n1
N − µ f 3rf n2
E f 3t f
+
Ac
As − Ach
= σ f 1
1−
µcn2 − Ec
µc n1
−
µ f 3rf n2 E f 3t f

E f 1σ c1
。
DOI: 10.12677/hjce.2019.810173
1486
(6) (7) (8)
(9) (10)
(11) 土木工程
张霓等
2.3. 初始应力计算
对于偏心受压构件，有
Creep Analysis of Hollow and Solid GFRP Tube Reinforced Concrete Eccentric Compression Member
Ni Zhang1*, Runbo Ma1, Yuyi Xiao1, Hongda Ding1, Jielin Liu1, Yongtao Sun1, Lianguang Wang2
⋅
Es Ec
(13)
GFRP 管最大受压纤维处初始应力为：
σ
f0
=

µ f 1 − µc
式中： n1
=
m1m2
Ec + 1− µcµ f 1
Ec
， n2
=
m1m2
Ec + 1− µcµ f 1
Ec
m2 ，
= m1
1+ µc
( ) ( ) ( ) µc
µf1 +1 Ec
+ µf3
µ f 1 +1 rf E f 3t f
， m2
=
1− µc
+
Ec 1− µf3
rf
Ec
E f 3t f
Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2019, 8(10), 1483-1492 Published Online December 2019 in Hans. /journal/hjce https:///10.12677/hjce.2019.810173
2. 偏心受压构件初始状态受力分析
偏心受压构件是指承受不通过截面形心的轴向压力作用，或是在承受轴向压力的同时承受横向作用力或弯矩的构件。本文针对偏心受压构件徐变的分析，做如下基本假定：
1) GFRP 管与混凝土之间无相对滑移； 2) 截面应变符合平截面假定； 3) 不考虑剪切变形的影响； 4) 构件两端为铰接，且挠曲线为正弦半波曲线。
关键词
GFRP管，钢筋混凝土，空实心，偏心受压，徐变
Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/