• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

FRP管约束活性粉末混凝土方柱抗震性能研究

邓宗才 顾佳培

邓宗才, 顾佳培. FRP管约束活性粉末混凝土方柱抗震性能研究[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(4): 769-780. doi: 10.11899/zzfy20190408
引用本文: 邓宗才, 顾佳培. FRP管约束活性粉末混凝土方柱抗震性能研究[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(4): 769-780. doi: 10.11899/zzfy20190408
Deng Zongcai, Gu Jiapei. Research on Seismic Performance of Reactive Powder Concrete Square Columns Confined With FRP Tubes[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(4): 769-780. doi: 10.11899/zzfy20190408
Citation: Deng Zongcai, Gu Jiapei. Research on Seismic Performance of Reactive Powder Concrete Square Columns Confined With FRP Tubes[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(4): 769-780. doi: 10.11899/zzfy20190408

FRP管约束活性粉末混凝土方柱抗震性能研究

doi: 10.11899/zzfy20190408
基金项目: 

北京市教委科技重点项目 KZ201810005008

国家自然科学基金项目 51578021

详细信息
    作者简介:

    邓宗才, 男, 生于1961年。工学博士, 教授, 博士生导师。主要从事纤维混凝土结构方面的研究。E-mail:Dengzc@bjut.edu.cn

Research on Seismic Performance of Reactive Powder Concrete Square Columns Confined With FRP Tubes

  • 摘要: 为了探究纤维增强聚合物(fiber reinforced polymers,FRP)管约束活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)方柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS对FRP管约束RPC方柱进行了数值模拟,并对不同轴压比、配箍率和FRP管厚度条件下约束柱的抗震性能进行了分析。结果表明:采用有限元模型对FRP管约束RPC方柱进行模拟是可靠的,有限元模拟结果和试验结果吻合较好;轴压比为0.2~0.6时,峰值荷载随轴压比的增大而增大,轴压比为0.7时的峰值荷载较0.6时反而下降;配箍率、FRP管厚度的增加可以改善约束柱的抗震性能,延缓强度和刚度的退化;FRP管厚度为0.501mm时的约束效果最好。
  • 图  1  试件示意

    Figure  1.  Schematic diagram of specimens

    图  2  试件几何尺寸和配筋

    Figure  2.  Dimensions and reinforcements of specimens

    图  3  试验加载装置

    Figure  3.  Test loading equipment

    图  4  水平加载方式

    Figure  4.  Horizontal loading path

    图  5  损伤因子

    Figure  5.  Damage factor

    图  6  有限元模型

    Figure  6.  Finite element model

    图  7  滞回曲线对比

    Figure  7.  Comparison of hysteresis curves

    图  8  骨架曲线对比

    Figure  8.  Comparison of skeleton curves

    图  9  轴压比对骨架曲线的影响

    Figure  9.  The influences of axial compression ratio on the skeleton curves

    图  10  配箍率对骨架曲线的影响

    Figure  10.  The influences of stirrup ratio on the skeleton curves

    图  11  FRP管厚度对骨架曲线的影响

    Figure  11.  The influences of the FRP tubes thickness on the skeleton curves

    表  1  试件编号和约束方案

    Table  1.   Serial number and confining schemes of specimens

    试件编号 剪跨比 纤维布粘贴方式 CFRP管层数 试验轴压比 箍筋 纵筋
    A1 2 未约束 0 0.2 10@80 1016
    A2 2 全包500mm 2 0.2 10@80 1016
    B1 4 未约束 0 0.2 10@80 1016
    B2 4 全包1000mm 2 0.2 10@80 1016
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    表  2  碳纤维布参数

    Table  2.   The parameters of carbon fiber sheets

    抗拉强度/MPa 弹性模量/GPa 伸长率/% 层间剪切强度/MPa 理论厚度/mm 单位面积质量/g/m2
    3400 230 1.67 46 0.167 295
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    表  3  RPC损伤模型参数

    Table  3.   Damage model parameters of RPC

    膨胀角/(°) 偏心率 双轴受压极限强度
    /单轴受压极限强度
    不变应力比 黏性系数
    38 0.1 1.14 0.6667 0.005
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    表  4  钢筋材料参数

    Table  4.   Material parameters of reinforcement

    种类 用途 屈服强度/MPa 极限强度/MPa
    10 箍筋 472 638
    16 纵筋 436 599
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    表  5  试验值与模拟值对比

    Table  5.   Values comparison between test and numerical calculation

    试件编号 屈服荷载 峰值荷载 屈服位移 极限位移
    试验值/kN 模拟值/kN 试验值/kN 模拟值/kN 试验值/kN 模拟值/kN 试验值/kN 模拟值/kN
    A1 458.12 476.05 549.11 566.67 5.29 5.26 18.12 17.35
    A2 464.32 482.45 567.61 578.75 5.64 5.89 22.05 21.36
    B1 162.32 179.51 218.32 224.95 7.56 8.12 33.26 34.45
    B2 171.62 185.69 214.65 225.68 7.86 8.43 37.43 38.26
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    表  6  试件设计参数及有限元模拟结果

    Table  6.   Design parameters and finite element analysis results of specimens

    试件编号 碳纤维布层数 FRP管厚度
    /mm
    体积配箍率
    /%
    轴压比
    n
    峰值荷载
    /kN
    屈服位移
    /mm
    极限位移
    /mm
    位移延性系数μ
    A2.20-0.20-2 2 0.334 2.20 0.20 578.75 5.89 22.05 3.74
    A2.20-0.20-3 3 0.501 2.20 0.20 584.10 5.96 23.56 3.95
    A2.20-0.20-4 4 0.668 2.20 0.20 588.70 5.91 23.89 4.04
    A2.20-0.30-2 2 0.334 2.20 0.30 645.26 6.42 21.81 3.40
    A2.20-0.40-2 2 0.334 2.20 0.40 690.03 6.57 19.69 3.00
    A2.20-0.50-2 2 0.334 2.20 0.50 724.64 6.86 18.02 2.63
    A2.20-0.60-2 2 0.334 2.20 0.60 749.77 6.92 17.53 2.53
    A2.20-0.70-2 2 0.334 2.20 0.70 747.37 6.94 17.24 2.48
    A1.47-0.20-2 2 0.334 1.47 0.20 573.66 5.91 21.81 3.69
    A3.52-0.20-2 2 0.334 3.52 0.20 584.34 5.96 23.75 3.98
    B2.20-0.20-2 2 0.334 2.20 0.20 225.68 8.43 38.26 4.54
    B2.20-0.20-3 3 0.501 2.20 0.20 230.91 8.76 41.36 4.72
    B2.20-0.20-4 4 0.668 2.20 0.20 233.83 8.68 41.85 4.82
    B2.20-0.30-2 2 0.334 2.20 0.30 268.39 8.95 38.10 4.26
    B2.20-0.40-2 2 0.334 2.20 0.40 308.02 9.12 37.45 4.11
    B2.20-0.50-2 2 0.334 2.20 0.50 340.29 9.34 37.21 3.98
    B2.20-0.60-2 2 0.334 2.20 0.60 386.46 9.42 36.88 3.92
    B2.20-0.70-2 2 0.334 2.20 0.70 381.68 9.51 36.54 3.84
    B1.47-0.20-2 2 0.334 1.47 0.20 228.87 8.46 38.94 4.60
    B3.52-0.20-2 2 0.334 3.52 0.20 229.12 8.61 39.77 4.62
    注:编号A开头代表以短柱试件A2为基础设计的试件,B开头代表以中长柱试件B2为基础设计的试件;试件A2.20-0.20-2中,2.20代表配箍率为2.20%,0.20代表轴压比为0.20,2代表FRP管的厚度为2层
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  • 收稿日期:  2019-04-25
  • 刊出日期:  2019-12-01

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