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CFRP-钢复合筋珊瑚海砂海水混凝土梁正截面受弯承载力及设计方法

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建筑结构学报 2025年第1期 173-188页

作者：周济陈宗平周志飞劳国威马志鑫李柏均南京林业大学土木工程学院广西大学土木建筑工程学院南宁学院土木与建筑工程学院

结合CFRP-钢复合筋珊瑚海砂海水混凝土梁的受力特点，建立了此类梁的截面应力状态分析模型，推导了正截面开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩的计算公式。为验证公式的正确性，开展了20根CFRP-钢复合筋珊瑚海砂海水混凝土梁和1根CFRP-钢复合... 详细信息

结合CFRP-钢复合筋珊瑚海砂海水混凝土梁的受力特点，建立了此类梁的截面应力状态分析模型，推导了正截面开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩的计算公式。为验证公式的正确性，开展了20根CFRP-钢复合筋珊瑚海砂海水混凝土梁和1根CFRP-钢复合筋普通混凝土梁的受弯性能试验。试验结果表明：结合不同破坏模式下梁的截面应力状态分析，所推导的正截面特征点弯矩计算公式的计算值与试验值相对误差小于15%。采用建议的计算公式对相关研究中FRP-钢复合筋混凝土梁的极限弯矩进行验算，极限弯矩计算公式可较为准确地评估梁的受弯承载力。同时，所建立的截面刚度和裂缝宽度计算公式适用于计算CFRP-钢复合筋珊瑚海砂海水混凝土梁的变形和最大裂缝宽度。基于承载力、变形和裂缝宽度计算公式，提出了CFRP-钢复合筋珊瑚海砂海水混凝土梁的正截面设计方法，并通过设计实例给出截面设计和截面校核的计算过程，可为此类梁的设计应用提供参考。

关键词：珊瑚海砂海水混凝土梁 CFRP-钢复合筋正截面承载力静力试验设计方法

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型钢再生混凝土构件高温损伤分析

建筑结构学报 2016年第S2期37卷 51-57,63页

作者：经承贵陈宗平郑巍广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 中国建筑第八工程局广西分公司广西南宁530022

以课题组前期进行的再生粗骨料取代率、经历温度为主要变化参数完成的120个棱柱体试块、24根型钢再生混凝土短柱和32根型钢再生混凝土梁的高温后受力性能试验为基础,分析了再生混凝土试块、型钢再生混凝土构件的高温损伤和承载力、刚度... 详细信息

以课题组前期进行的再生粗骨料取代率、经历温度为主要变化参数完成的120个棱柱体试块、24根型钢再生混凝土短柱和32根型钢再生混凝土梁的高温后受力性能试验为基础,分析了再生混凝土试块、型钢再生混凝土构件的高温损伤和承载力、刚度退化等力学性能变化规律。研究结果表明:高温作用后,再生混凝土试块及型钢再生混凝土构件发生了表观颜色由青灰色向灰白转变、表面皲裂和质量变轻等物理现象;随着经历温度的升高,再生混凝土的强度与弹性模量以及型钢再生混凝土构件的轴压、受弯和受剪承载力、刚度均出现大幅退化,而型钢再生混凝土构件的延性和耗能性能受经历温度影响不大;随着再生粗骨料取代率的增大,试件质量烧失率、峰值变形及承载力呈现出小幅增大趋势,而刚度、延性及耗能系数波动较大,未呈现明显规律。

关键词：型钢混凝土再生混凝土梁构件柱构件高温性能退化

高温喷水冷却后钢筋再生混凝土梁受力性能试验及承载力计算

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土木工程学报 2019年第12期52卷 22-35页

作者：陈宗平梁厚燃广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 广西路桥工程集团有限公司广西南宁530011

为研究高温喷水冷却后钢筋再生混凝土(卵石类)梁的力学性能,以温度、取代率、冷却方式和剪跨比为变化参数,对28个试件进行高温喷水冷却后的静载试验。观察试件的表观变化、受力破坏形态,获取其荷载-挠度曲线及力学性能指标。基于试验实... 详细信息

为研究高温喷水冷却后钢筋再生混凝土(卵石类)梁的力学性能,以温度、取代率、冷却方式和剪跨比为变化参数,对28个试件进行高温喷水冷却后的静载试验。观察试件的表观变化、受力破坏形态,获取其荷载-挠度曲线及力学性能指标。基于试验实测数据,深入分析各变化参数对试件力学性能的影响,并探讨其承载力的计算方法。研究结果表明:高温喷水冷却后,试件发生破损,受力破坏形态表现为弯曲破坏和斜压破坏,钢筋再生混凝土梁比普通钢筋混凝土梁具有更好的力学性能;随着温度的升高,承载力先增大后减小,而延性和耗能能力逐渐变差;随着取代率的提高,承载力、延性和耗能能力具有小幅增大的趋势,增幅在10%以内;冷却方式对承载力影响显著,而对延性和耗能能力无明显影响;剪跨比越小,承载力越大,但延性和耗能能力越差;最后,建议采用修正后的欧洲规范计算高温喷水冷却后钢筋再生混凝土梁的承载力。

关键词：钢筋再生混凝土梁高温喷水冷却力学性能静力加载试验承载力计算

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螺旋筋增强外包型钢混凝土柱偏压性能

建筑结构学报 2021年第5期42卷 145-154页

作者：周春恒陈宗平广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 宁波大学土木与环境工程学院浙江宁波315211 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为了研究螺旋筋增强外包型钢混凝土柱的偏压受力性能,设计并制作了22个试件(其中螺旋筋增强外包型钢混凝土柱试件19个和外包型钢混凝土柱对比试件3个)并进行偏心受压静力加载试验,观察试件的破坏过程,剖析失效机理,获取了其荷载-挠度曲... 详细信息

为了研究螺旋筋增强外包型钢混凝土柱的偏压受力性能,设计并制作了22个试件(其中螺旋筋增强外包型钢混凝土柱试件19个和外包型钢混凝土柱对比试件3个)并进行偏心受压静力加载试验,观察试件的破坏过程,剖析失效机理,获取了其荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、截面应变分布和刚度退化曲线,并分析了箍筋间距、偏心距、径长比(D/a,D为螺旋筋约束直径,a为柱截面边长)、长径比、缀板间距、角钢配钢率和纵筋直径等参数对其承载力和抗弯刚度的影响。研究结果表明:相比外包型钢混凝土柱,螺旋筋增强外包型钢混凝土柱在破坏时混凝土的压溃剥落程度更小,荷载-挠度曲线下降段更为平缓;截面内型钢的环向应变呈线性分布,螺旋箍筋的应变呈非均匀分布;螺旋筋增强外包型钢混凝土柱的偏压承载力和抗弯刚度相比外包型钢混凝土柱分别提高了4%~25%和13%~39%;偏压承载力及抗弯刚度均随着箍筋间距、缀板间距、偏心距和长径比的减小而提高,随径长比的减小而降低;刚度退化速率随着螺旋箍筋间距、缀板间距和径长比的增大而提高。

关键词：外包型钢混凝土柱螺旋箍筋偏压试验承载力抗弯刚度

CFRP-PVC管内置螺旋筋混凝土柱抗震性能试验研究

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土木工程学报 2024年第1期57卷 34-44页

作者：许瑞天陈宗平广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院广西南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点试验室广西南宁530004

聚氯乙烯(PVC耐腐蚀)、碳纤维(CFRP轻质高强)和螺旋筋(强塑性)进行组合可以使材料特性充分互补从而为混凝土提供约束,有效改善钢筋混凝土的力学性能。为研究CFRP-PVC管内置螺旋筋混凝土柱的抗震性能,以螺旋筋直径、螺旋筋间距和剪跨比... 详细信息

聚氯乙烯(PVC耐腐蚀)、碳纤维(CFRP轻质高强)和螺旋筋(强塑性)进行组合可以使材料特性充分互补从而为混凝土提供约束,有效改善钢筋混凝土的力学性能。为研究CFRP-PVC管内置螺旋筋混凝土柱的抗震性能,以螺旋筋直径、螺旋筋间距和剪跨比为变化参数,完成9个试件的低周反复加载试验。结果表明:绝大部分试件发生了CFRP-PVC复合管断裂的压弯破坏,螺旋筋在达到极限荷载后在受压区提供明显约束作用,从而提高抗震性能;所有试件破坏延性在2.76~4.35之间,极限层间位移角均大于1/30,满足规范要求;螺旋箍筋直径的减小、螺旋筋间距的增加和剪跨比的增大均使试件的抗剪承载力和延性降低,但对刚度退化影响不大。基于ABAQUS软件建立的精细有限元模型能较准确地预测CFRP-PVC螺旋筋复合约束混凝土柱在恒定轴力和反复水平力下的承载力和内部混凝土开裂行为,参数分析表明:轴压比、混凝土强度显著影响试件的承载力和变形能力,纵筋强度和直径对试件承载力和屈服后的刚度影响较大,并提出混凝土强度与轴压比限值的匹配关系。所提出的压弯承载力计算方法在较低轴压比和使用普通强度等级混凝土时具有良好的适用性。

关键词： CFRP-PVC组合管螺旋筋抗震性能有限元分析承载力计算

型钢高强混凝土界面黏结传力机理及影响因素分析

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土木工程学报 2016年第9期49卷 53-63,71页

作者：应武挡陈宗平同济大学上海200092 广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点试验室广西南宁530004

为了揭示型钢高强混凝土界面黏结传力机理,以混凝土强度、横向配箍率、保护层厚度、型钢锚固长度和抗剪件设置部位为变化参数,设计12个试件进行静力推出试验,观察试件的受力破坏过程及裂缝发展形态,获取各试件加载端和自由端的荷载-滑... 详细信息

为了揭示型钢高强混凝土界面黏结传力机理,以混凝土强度、横向配箍率、保护层厚度、型钢锚固长度和抗剪件设置部位为变化参数,设计12个试件进行静力推出试验,观察试件的受力破坏过程及裂缝发展形态,获取各试件加载端和自由端的荷载-滑移全过程曲线,基于试验结果对型钢高强混凝土界面黏结传力机理进行了详细阐述,并对各变化参数的影响规律进行了深入分析,最后对型钢高强混凝土界面黏结强度计算方法进行了探讨,并提出其实用计算方法。研究结果表明:适当增大截面的横向配箍率和混凝土保护层厚度,能有效提高型钢高强混凝土的界面黏结强度;当型钢锚固长度满足一定值后,增大锚固长度对提高极限黏结强度并不明显;对高强混凝土而言,随着混凝土强度等级的提高,界面极限黏结强度却有所降低;通过设置抗剪件的方法能有效提高界面黏结传力性能;型钢高强混凝土界面黏结传力的组成中,化学胶结力占比重最大,摩擦力次之,机械咬合力最小。

关键词：型钢高强混凝土黏结性能黏结强度计算

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高速铁路扣件系统高频动态特性研究

机械工程学报 2023年第16期59卷 147-156页

作者：陈宗平成功圣小珍西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620

为了探究高速无砟轨道扣件系统在低温和高频条件下的动刚度特性,以我国现有的WJ-7B及WJ-8B两款扣件为研究对象,首先提出一种确定扣件系统整体动刚度的测试方法和理论模型,其次建立两款扣件的有限元模型并利用试验结果对有限元模型进行验... 详细信息

为了探究高速无砟轨道扣件系统在低温和高频条件下的动刚度特性,以我国现有的WJ-7B及WJ-8B两款扣件为研究对象,首先提出一种确定扣件系统整体动刚度的测试方法和理论模型,其次建立两款扣件的有限元模型并利用试验结果对有限元模型进行验证,最后利用所建立的有限元模型对扣件整体的动刚度特性及弹条对整体动刚度的影响进行了仿真分析。结果表明,WJ-7B扣件的动刚度受频率影响较大,950 Hz处的动刚度比100 Hz时增加了15~19倍;WJ-8B扣件的动刚度则更受温度的影响,−50℃时的动刚度比10℃时最大增加了23倍;WJ-8B扣件的动刚度在铁垫板与弹性垫板所组成的质量-弹簧系统的共振频率处比弹性垫板的动刚度大为降低,而WJ-7B扣件的整体动刚度则更接近于弹性垫板的动刚度;弹条安装弹程对扣件整体高频动刚度的影响则较小。

关键词：高速铁路扣件动刚度温变特性模态分析

型钢高强混凝土界面黏结滑移推出试验及其本构关系研究

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建筑结构学报 2016年第2期37卷 150-157页

作者：陈宗平应武挡广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点试验室广西南宁530004 同济大学建筑工程系上海200092

为研究型钢高强混凝土界面黏结性能,对9个型钢高强混凝土试件进行推出试验,分别考虑混凝土强度、配箍率、保护层厚度和型钢锚固长度对型钢高强混凝土界面黏结性能的影响。观察试件的加载过程和裂缝发展形态,分析了试件破坏形态,得到试... 详细信息

为研究型钢高强混凝土界面黏结性能,对9个型钢高强混凝土试件进行推出试验,分别考虑混凝土强度、配箍率、保护层厚度和型钢锚固长度对型钢高强混凝土界面黏结性能的影响。观察试件的加载过程和裂缝发展形态,分析了试件破坏形态,得到试件加载端荷载-滑移曲线。通过分析沿型钢锚固方向应变和界面黏结应力的分布规律,运用灰色关联理论建立了黏结应力计算式,并推导出荷载-滑移曲线关系表达式。讨论了影响界面滑移损伤变量的关系。结果表明:各试件加载端荷载-滑移曲线走势基本相同;灰色关联理论能够较好地反映黏结应力与各影响因素之间的关系,其中保护层厚度与黏结应力相关性最好;推导的黏结应力算式的计算精度能达到98%;提出的黏结应力-滑移的本构关系数学表达式拟合度较好;界面损伤发展程度与各影响因素关系紧密。

关键词：型钢高强混凝土黏结强度推出试验黏结应力-滑移本构关系界面损伤

高温后型钢再生混凝土柱损伤机理及刚度退化研究

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建筑结构学报 2016年第5期37卷 129-137页

作者：陈宗平周春恒广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为研究高温后型钢再生混凝土柱的损伤劣化机理及刚度退化规律,以经历高温温度、恒温时间、取代率、型钢保护层厚度、配钢率、配箍率和偏心率为变化参数,设计54个型钢再生混凝土柱试件(其中轴压试件48个,偏压试件6个),对其进行高温后静... 详细信息

为研究高温后型钢再生混凝土柱的损伤劣化机理及刚度退化规律,以经历高温温度、恒温时间、取代率、型钢保护层厚度、配钢率、配箍率和偏心率为变化参数,设计54个型钢再生混凝土柱试件(其中轴压试件48个,偏压试件6个),对其进行高温后静力加载试验,得到其荷载-位移曲线。从试件表面劣化程度、损伤场变量、轴压刚度及抗弯刚度等方面分析了其损伤程度及剩余刚度,并研究其抗弯刚度的计算方法。研究结果表明:经历温度越高,试件表面的劣化程度越显著;随着高温温度的升高、恒温时间的增加,高温后试件的损伤程度逐渐提高,轴压刚度和抗弯刚度逐渐降低;保护层厚度越小,高温后轴压试件的轴压刚度越低,偏心率越大、取代率越小,高温后偏压试件的抗弯刚度越低;配钢率和配箍率对其损伤值及剩余刚度的影响不大;抗弯刚度计算值与试验值吻合较好。

关键词：型钢再生混凝土柱高温作用静力试验损伤刚度