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聚丙烯纤维珊瑚海水混凝土循环受压试验及应力-应变本构关系

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复合材料学报 2024年第8期41卷 4259-4271页

作者：陈宗平覃钦泉梁莹周济广西大学土木建筑工程学院南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院南宁530200

为研究聚丙烯纤维珊瑚海水混凝土(PPF/CAC)在循环受压荷载作用下的力学行为,以聚丙烯纤维体积分数和加载方式为变化参数,设计了20个圆柱体试件进行单轴受压及单轴循环受压试验。试验观察了PPF/CAC的破坏形态,获取了应力-应变全曲线及峰... 详细信息

为研究聚丙烯纤维珊瑚海水混凝土(PPF/CAC)在循环受压荷载作用下的力学行为,以聚丙烯纤维体积分数和加载方式为变化参数,设计了20个圆柱体试件进行单轴受压及单轴循环受压试验。试验观察了PPF/CAC的破坏形态,获取了应力-应变全曲线及峰值应力-应变、塑性应变等重要指标,深入分析了PPF/CAC在单轴循环受压作用下的应力-应变行为和损伤演化。结果表明:与单调加载相比,循环加载试件的强度退化了1.21%~3.67%,聚丙烯纤维能有效延缓强度退化;聚丙烯纤维体积分数为0.15vol%时珊瑚混凝土的峰值应力和峰值应变增幅最大,分别为10.45%和6.45%,改性效果最好;此外,聚丙烯纤维体积分数的增加可显著降低塑性应变的积累,提高弹性刚度比。本文根据试验结果定义了滞回曲线的4个特征点:卸载点、公共点、残余点和终点,并建立了残余应变、公共点应变和终点应变与卸载应变的关系。最后,提出了PPF/CAC在循环荷载作用下的应力-应变本构方程和损伤本构模型,且基于损伤演化规律简化后的应力-应变本构方程可以有效地预测其在循环荷载作用下的应力-应变行为。

关键词：聚丙烯纤维珊瑚海水混凝土循环受压应力-应变本构方程

内置碳钢不锈钢管海洋混凝土柱轴压试验及承载力计算

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材料导报 2024年第12期38卷 211-219页

作者：陈宗平李健成周济广西大学土木建筑工程学院南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

为研究不锈钢管海洋混凝土柱及内配碳钢后的轴压力学性能,以型钢类型、螺旋筋间距、纵筋直径为变化参数,完成了10个试件的轴心受压静力加载试验。观察了试件的受力破坏全过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验... 详细信息

为研究不锈钢管海洋混凝土柱及内配碳钢后的轴压力学性能,以型钢类型、螺旋筋间距、纵筋直径为变化参数,完成了10个试件的轴心受压静力加载试验。观察了试件的受力破坏全过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验实测数据,就各变化参数对试件的轴压承载力、延性、耗能能力和损伤发展的影响规律进行了分析。结果表明:不同试件的破坏形态相似,均表现为不锈钢管局部屈曲压皱,混凝土斜向剪切破坏;内置碳钢可以提高试件的极限承载力、轴压延性和耗能能力,抑制试件的损伤发展;在增加相同用钢量的条件下,增加圆钢管含钢量对试件轴压性能提升幅度最大;基于“复合约束叠加法”推导计算公式所得承载力计算值与试验值吻合良好。

关键词：不锈钢管海洋混凝土内置碳钢轴压试验承载力计算

珊瑚海砂海水混凝土中CFRP-钢复合筋搭接性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2645-2661页

作者：周济陈宗平徐炜圣覃伟恒刘丁瑗广西大学土木建筑工程学院南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

为研究珊瑚海砂海水混凝土(CSSC)中碳纤维增强复合材料(CFRP)-钢复合筋(简称“复合筋”)搭接连接受力性能,合理确定CSSC中复合筋的搭接长度,以复合筋直径、搭接长度、保护层厚度、混凝土强度、搭接净距、配箍率、混凝土及筋材种类为试... 详细信息

为研究珊瑚海砂海水混凝土(CSSC)中碳纤维增强复合材料(CFRP)-钢复合筋(简称“复合筋”)搭接连接受力性能,合理确定CSSC中复合筋的搭接长度,以复合筋直径、搭接长度、保护层厚度、混凝土强度、搭接净距、配箍率、混凝土及筋材种类为试验参数,对27组共81个搭接连接试件进行了对拉试验,获得了各试验参数对CSSC中复合筋搭接连接性能的影响规律。结果表明:当搭接长度小于17倍复合筋直径(d_(c))时,试件发生拔出-劈裂破坏,反之则发生拉断破坏。发生拔出-劈裂破坏时,复合筋表面出现严重的剪切损伤;当搭接长度小于14dc时,试件的搭接强度约为7.2 MPa,当搭接长度大于14d_(c)时,试件的搭接强度随搭接长度的增大逐渐减小;保护层厚度大于4d_(c)或CSSC轴心抗压强度大于30 MPa后,试件搭接强度的变化基本上可以忽略;增大配箍率,搭接强度逐渐增大,且劈裂裂缝的宽度显著减小;与钢筋试件相比,复合筋试件搭接强度的降幅超过25%。基于试验结果,建立了CSSC中复合筋搭接强度及搭接长度计算公式,计算结果与试验结果相符,并参考《混凝土结构设计规范》简化了搭接长度的计算公式。

关键词：珊瑚海砂海水混凝土 CFRP-钢复合筋搭接强度临界搭接长度简化公式

海洋环境下BFRP筋增强珊瑚混凝土柱抗侵蚀性能

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材料导报 2024年第9期38卷 126-135页

作者：陈爽韦丽兰陈红梅关纪文广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006 桂林理工大学土木工程学院广西桂林541004 南宁学院土木与建筑工程学院南宁530200

为探究海洋环境下玄武岩纤维(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋的劣化机理、评估BFRP筋增强珊瑚混凝土柱抗侵蚀性的退化程度,对海水环境下BFRP筋、珊瑚混凝土进行受压性能试验。基于材性试验,对12根BFRP筋增强珊瑚混凝土柱进行... 详细信息

为探究海洋环境下玄武岩纤维(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋的劣化机理、评估BFRP筋增强珊瑚混凝土柱抗侵蚀性的退化程度,对海水环境下BFRP筋、珊瑚混凝土进行受压性能试验。基于材性试验,对12根BFRP筋增强珊瑚混凝土柱进行轴心受压试验,并采用扫描电子显微镜(SEM)对试件破坏后其内部BFRP筋材进行微观试验,检测分析玄武岩纤维、纤维-树脂界面处的化学成分。结果表明:干湿循环条件对BFRP筋的极限承载力影响强于浸泡环境;珊瑚混凝土轴压柱破坏后,其内部筋材均发生了一定程度的腐蚀劣化,构件的承载性能很大程度取决于内部钢筋的锈蚀程度。最后,基于试验结果,分析不同海水腐蚀类别、不同腐蚀周期对构件内部BFRP筋、珊瑚混凝土微观成分的变化规律,探讨不同因素对构件耐久性能的影响机理。

关键词：海洋环境 BFRP筋珊瑚混凝土抗侵蚀性能

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型钢高强自密实混凝土黏结滑移性能试验研究

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第7期51卷 215-226页

作者：陈宗平梁延许瑞天覃伟恒广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 工程防灾与结构安全教育部重点实验室(广西大学) 广西南宁530004

为研究型钢与高强自密实混凝土界面黏结滑移性能,以混凝土保护层厚度和型钢埋置长度作为变化参数,设计9个型钢高强自密实混凝土试件进行推出试验.观察试件破坏过程、破坏形态和裂缝发展形式,获取了试件加载端的荷载-滑移全过程曲线,研... 详细信息

为研究型钢与高强自密实混凝土界面黏结滑移性能,以混凝土保护层厚度和型钢埋置长度作为变化参数,设计9个型钢高强自密实混凝土试件进行推出试验.观察试件破坏过程、破坏形态和裂缝发展形式,获取了试件加载端的荷载-滑移全过程曲线,研究不同变量对其黏结性能的影响规律.结果表明:型钢高强自密实混凝土组合结构界面极限黏结强度随着混凝土保护层厚度的增加而增大,最大增幅94.9%;随着型钢埋置长度的增加而减小,最大削减为38.1%.界面黏结抗剪刚度随着型钢保护层厚度的增加先增大后减小,最大增幅85.1%;随着型钢埋置长度的增加而增大,最大增幅为30%.界面耗能能力与其变量相关性较弱;随保护层厚度的增加,界面损伤发展越晚;随型钢埋置深度的增加,界面损伤速度减缓.提出了型钢高强自密实混凝土黏结强度的计算公式,能较好地预测型钢高强自密实混凝土黏结强度.

关键词：型钢高强自密实混凝土滑移性能界面损伤黏结强度

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铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土短柱轴压性能及承载力计算

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 136-147页

作者：陈宗平宋春梅莫琳琳周济广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为研究铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱的轴压性能,以螺旋筋与纵筋截面配筋率之比(0.55、1.02、2.20、4.01)、螺旋筋直径(6、8、10 mm)与间距(40~210 mm)、纵筋数量(2、4、6、8)与直径(6、8、10、14 mm)为变化参数,对16根该类组... 详细信息

为研究铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱的轴压性能,以螺旋筋与纵筋截面配筋率之比(0.55、1.02、2.20、4.01)、螺旋筋直径(6、8、10 mm)与间距(40~210 mm)、纵筋数量(2、4、6、8)与直径(6、8、10、14 mm)为变化参数,对16根该类组合短柱和1根铝合金管海水海砂混凝土短柱进行轴心受压试验,观察其受力破坏过程及形态,获取荷载-位移曲线和性能特征点,分析各变化参数对组合短柱承载力、轴压延性和耗能能力的影响。结果表明:构件的破坏过程相似且均为剪切破坏,但组合短柱的轴压承载能力和变形能力更优;在相同钢筋含量下,组合短柱的承载力、轴压延性和耗能能力随螺旋筋与纵筋截面配筋率之比增大呈先增大后减小的趋势;螺旋筋与纵筋截面配筋率之比为2.2时构件的轴压性能最优,其中,螺旋筋“细且密”或纵筋“少且粗”的构件拥有更高的承载力、轴压延性和耗能能力,建议通过调整螺旋筋直径与间距获取理想的轴压性能。针对铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土组合短柱推导了轴压承载力计算式,其平均计算误差仅为1%。

关键词：铝合金管螺旋筋海水海砂混凝土静力试验轴压性能承载力计算

不锈钢管螺旋筋海洋混凝土短柱轴压性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 148-161页

作者：陈宗平刘丁瑗梁宇涵周济广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为研究不锈钢管螺旋筋海洋混凝土短柱的轴压性能,以螺旋筋直径与间距、纵筋直径与数量、螺旋筋与纵筋的截面配筋率之比为变化参数,设计了17组共51个轴压短柱进行静力加载试验,观察了短柱的受力破坏过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线... 详细信息

为研究不锈钢管螺旋筋海洋混凝土短柱的轴压性能,以螺旋筋直径与间距、纵筋直径与数量、螺旋筋与纵筋的截面配筋率之比为变化参数,设计了17组共51个轴压短柱进行静力加载试验,观察了短柱的受力破坏过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验数据,分析各变化参数对该类短柱的承载力、轴压延性、耗能能力、损伤发展的影响规律。结果表明:短柱破坏形态均表现为不锈钢管局部屈曲压皱和混凝土斜向剪切破坏;配置螺旋筋和纵筋可以使短柱的承载力增大14.95%,延性系数增大73.25%,耗能系数增大19.69%,并抑制短柱的损伤发展;相同换算截面配筋率下,随螺旋筋间距增大(直径增大),短柱承载力、延性、耗能均呈递减趋势;随纵筋直径增大(数量减少),短柱承载力表现为先减小后增大、延性先增大后减小、耗能递减;螺旋筋与纵筋截面配筋率最优比值为0.875。最后提出了该类短柱的轴压承载力计算式,其计算值与试验值吻合良好。

关键词：海洋混凝土短柱不锈钢管螺旋筋轴压性能承载力计算

低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙受力性能试验研究

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工程力学 2024年第6期41卷 87-104页

作者：陈宗平莫琳琳许新颖唐际宇广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为研究低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙的受力性能,对5个T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙进行了低周反复加载试验。基于试验数据,分析了T型组合剪力墙的破坏模式、滞回曲线、变形能力及耗能能力,重点研究了边缘约束条件、... 详细信息

为研究低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙的受力性能,对5个T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙进行了低周反复加载试验。基于试验数据,分析了T型组合剪力墙的破坏模式、滞回曲线、变形能力及耗能能力,重点研究了边缘约束条件、波纹类型以及轴压比不同变化参数对T型组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。研究结果表明:T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙破坏模式主要有压屈破坏和压弯破坏两种;设置边缘约束构件是提高T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙承载能力和变形能力的关键因素;纵向窄波纹钢板对内部混凝土的约束能力更强,在低周反复荷载下两者协同工作性更优,而横向窄波纹钢板试件强度退化最严重;采用全截面塑性设计方法进行T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验值与计算值吻合良好;T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙具有较好的承载能力和变形能力,可适用于高层及超高层建筑结构中。

关键词： T型组合剪力墙双波纹钢板低周反复荷载钢板类型承载力计算

CFRP-钢复合筋与珊瑚海砂海水混凝土黏结性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第8期45卷 243-258页

作者：周济陈宗平庞云升黎盛欣宋春梅广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 南宁学院土木与建筑工程学院广西南宁530200 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

为研究碳纤维布包裹钢复合筋(CFRP-钢复合筋,简称“复合筋”)与珊瑚海砂海水混凝土(coral sea-sand seawater concrete,CSSC)的黏结性能,进行15组共45个黏结试件的单向拔出试验,得到复合筋与CSSC的界面黏结破坏机理,分析复合筋直径、黏... 详细信息

为研究碳纤维布包裹钢复合筋(CFRP-钢复合筋,简称“复合筋”)与珊瑚海砂海水混凝土(coral sea-sand seawater concrete,CSSC)的黏结性能,进行15组共45个黏结试件的单向拔出试验,得到复合筋与CSSC的界面黏结破坏机理,分析复合筋直径、黏结长度、保护层厚度、混凝土强度、混凝土及筋材种类对黏结性能的影响。试验结果表明:区别于钢筋,由于外覆层FRP抗剪性能差造成界面滑移后复合筋表面发生剪切损伤,界面层混凝土的破碎程度更小;随着复合筋直径及黏结长度的增大,界面的黏结强度逐渐降低;混凝土保护层小于4倍复合筋直径dc时,增大混凝土厚度可有效提高黏结强度,但混凝土保护层大于4dc后增强效果大幅减弱;与嵌入复合筋试件相比,嵌入相同直径钢筋试件的界面黏结强度增大了17.9%;与普通混凝土(NC)试件相比,CSSC试件的界面黏结强度增大了23.8%,但劈裂破坏界面上CSSC的粗骨料断裂程度远高于NC。基于试验结果及收集到的同类研究结果,提出了复合筋与CSSC的黏结强度计算式,其在大样本量下具有良好的计算精度,并通过确定界面黏结系数K的取值范围,建立临界锚固长度的计算式。为反映预测曲线的全过程,建议采用mBPE模型全面准确地描述复合筋与CSSC间的黏结应力-滑移关系。

关键词： CFRP-钢复合筋珊瑚海砂海水混凝土拔出试验黏结性能黏结应力-滑移本构模型