第1章 绪论 1
1.1钢管混凝土结构及其特点 1
1.2方钢管混凝土结构的特点和发展概况 3
1.2.1方钢管混凝土结构的特点 3
1.2.2方钢管混凝土的发展概况 3
1.3 CFRP的应用及发展概况 5
1.3.1 CFRP加固技术特点 5
1.3.2国外CFRP约束混凝土发展概况 6
1.3.3国内CFRP约束混凝土发展概况 8
1.4钢管-CFRP-混凝土组合结构研究进展 9
1.5本书研究的内容 9
参考文献 10
第2章 轴压短柱试验研究 14
2.1引言 14
2.2试验概况 14
2.2.1试验设计 14
2.2.2试件的材料力学性能指标 15
2.2.3试件的制作 17
2.2.4试验装置和试验方法 18
2.3试验现象 19
2.4试验结果分析 20
2.4.1破坏形态 20
2.4.2试验曲线对比分析 21
2.5本章小结 27
参考文献 27
第3章 轴压短柱的理论分析 28
3.1受力性能分析 28
3.1.1核心混凝土的受力特点 28
3.1.2外围混凝土的受力特点 28
3.2荷载-应变曲线全过程分析 30
3.3试件的承载力提高率 31
3.4三种材料协调工作性能 31
3.5轴压短柱的非线性有限元分析 32
3.5.1引言 32
3.5.2钢材的材料模型 32
3.5.3混凝土的材料模型 35
3.5.4 CFRP材料模型 41
3.5.5短柱有限元分析过程 41
3.5.6有限元分析结果 44
3.6轴压短柱工作机理分析 47
3.7本章小结 49
参考文献 49
第4章 轴压短柱极限承载力研究 50
4.1极限承载力计算公式推导 50
4.2极限承载力计算公式验证 51
4.3承载力设计指标 52
4.3.1轴压组合弹性模量 52
4.3.2轴压组合强度标准值 53
4.3.3轴压组合强度设计值 53
4.3.4轴压组合比例极限强度和比例极限应变 53
4.4本章小结 54
参考文献 54
第5章 轴心受压短柱补充研究 55
5.1试验研究 55
5.1.1试验设计与试件制作 55
5.1.2试验装置及试验方法 57
5.1.3试验结果及分析 59
5.2轴压荷载-变形关系曲线有限元计算 67
5.2.1材料本构模型 68
5.2.2有限元计算模型 72
5.2.3有限元计算结果与试验结果对比分析 76
5.3工作机理研究 78
5.3.1核心混凝土截面应力场分析 78
5.3.2钢管应力分析 81
5.3.3 CFRP应力分析 82
5.3.4钢管、混凝土和CFRP圆管相互作用研究 84
5.3.5最优CFRP含量研究 85
5.4本章小结 86
参考文献 87
第6章 轴压中长柱试验研究 88
6.1试件概况 88
6.1.1试件设计 88
6.1.2试件制作 89
6.1.3材料力学性能试验检测 91
6.1.4试验设备及加载制度 92
6.2试验结果及分析 94
6.2.1试验现象简述 94
6.2.2构件的极限承载力 94
6.2.3荷载与纵向变形的关系分析 95
6.2.4荷载与横向变形的关系分析 100
6.2.5对构件轴心受压性能的影响因素分析 101
6.3轴压中长柱试验曲线全过程分析 102
6.4本章小结 104
参考文献 104
第7章 轴压中长柱的工作机理分析与承载力计算方法 105
7.1引言 105
7.2混凝土的套箍强化 105
7.3荷载与应力关系分析 106
7.4 N/Nu与横向变形系数的关系 107
7.5基本假设 110
7.6计算公式推导 111
7.6.1双等效计算方法 111
7.6.2单等效计算方法 114
7.7试验验证 116
7.8本章小结 119
参考文献 120
第8章 轴压长柱试验研究 121
8.1试验概况 121
8.1.1试件的设计 121
8.1.2试件的制备 121
8.2试验材料 123
8.2.1试验材料取样 123
8.2.2钢管的力学性能指标 124
8.2.3混凝土的力学性能指标 124
8.2.4 CFRP的力学性能指标 124
8.3试验测试 125
8.3.1加载装置及测量方法 125
8.3.2加载方式和加载制度 125
8.3.3应变片的布置 126
8.4轴压长柱试验现象与分析 127
8.4.1试验现象 127
8.4.2影响构件极限承载力的因素 128
8.4.3构件荷载与长宽比关系曲线分析 129
8.4.4荷载与挠度关系曲线分析 129
8.4.5荷载-纵向应变关系曲线分析 132
8.4.6组合材料协调工作性能分析 134
8.5本章小结 136
第9章 轴压长柱工作机理分析及承载力计算 137
9.1引言 137
9.2普通方钢管高强混凝土轴压长柱的受力全过程分析 137
9.3内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压长柱的受力全过程分析 138
9.4内置CFRP圆管方钢管高强混凝土柱的延性分析 139
9.4.1钢管混凝土延性的影响因素 139
9.4.2影响内置CFRP圆管方钢管高强混凝土柱延性的因素 140
9.5轴压长柱承载力计算 141
9.5.1基本假设 141
9.5.2计算公式推导 141
9.5.3试验计算公式的验证 145
9.6本章小结 146
参考文献 146
第10章 纯弯构件试验研究 147
10.1引言 147
10.2试件的制作 147
10.3试验材料的选用 148
10.3.1钢材强度的确定 148
10.3.2碳纤维材料性能的确定 149
10.4纯弯试验加载 149
10.4.1观测设计 149
10.4.2试验加载 150
10.5纯弯构件试验过程及分析 150
10.5.1试件的破坏过程及破坏形态 150
10.5.2试验全过程 155
10.5.3应变分析 158
10.6试验结果分析 161
10.6.1挠度分析 164
10.6.2中性轴的确定 164
10.6.3试件各项指标对其抗弯性能的影响 166
10.7本章小结 167
第11章 抗弯承载力与抗弯刚度计算分析 169
11.1引言 169
11.2受弯构件极限承载力计算分析 169
11.2.1国内外有关规范抗弯承载力计算公式 169
11.2.2理论结果与试验结果的比较分析 171
11.3受弯构件抗弯刚度计算 172
11.3.1国内外有关规范抗弯刚度计算公式 172
11.3.2理论结果与试验结果的比较分析 173
11.4本章小结 174
参考文献 175
第12章 纯弯构件工作机理分析及承载力计算 176
12.1纯弯构件工作机理分析 176
12.2纯弯试件强度承载力计算 177
12.2.1公式推导 177
12.2.2试验验证 181
12.3本章小结 183
参考文献 183
第13章 单向偏压短柱试验研究 184
13.1试验概况 184
13.2试件设计 184
13.3试验设备与加载制度 185
13.3.1加载装置及测量方法 185
13.3.2加载方式及加载制度 186
13.4偏压短柱试验现象 187
13.5偏压短柱结果分析 188
13.5.1试件承载力分析 188
13.5.2试件延性分析 192
13.5.3试件抗弯刚度分析 194
13.5.4试件应变分析 195
13.5.5内外管协调工作情况分析 198
13.6本章小结 202
参考文献 202
第14章 单向偏压短柱理论分析与承载力计算 203
14.1大小偏心受压的界定 203
14.1.1偏心受压构件相对界限受压区高度 203
14.1.2中和轴变化规律 205
14.2大小偏心受压构件正截面承载力公式 207
14.2.1约束混凝土强度的确定 207
14.2.2偏压承载力公式的推导 207
14.2.3偏压承载力公式的验证 210
14.3偏心受压构件承载力计算的折减系数法 211
14.4本章小结 213
参考文献 214
第15章 单向偏压中长柱试验研究 215
15.1试件设计 215
15.2试验方法 215
15.3试验结果及分析 216
15.3.1破坏形态 216
15.3.2承载力分析 218
15.3.3试件延性分析 219
15.3.4 CFRP含量对极限承载力的影响 220
15.3.5偏心距对极限承载力的影响 221
15.3.6长细比对极限承载力的影响 222
15.3.7试件应变分析 224
15.4本章小结 228
参考文献 228
第16章 单向偏压中长柱理论分析与承载力计算 229
16.1偏压中长柱全过程分析 229
16.2单向偏压中长柱强度承载力计算 231
16.2.1承载力公式推导 231
16.2.2试验验证 233
16.3本章小结 234
参考文献 234
第17章 双向偏心受压短柱试验研究 235
17.1引言 235
17.2试验设计与试件制作 235
17.3试验装置与试验方法 237
17.4试验结果与分析 237
17.4.1试验破坏特征 238
17.4.2双向偏压短柱的承载力分析 241
17.4.3双向偏心受压短柱的应变分析 242
17.4.4双向偏压试件的平截面假定验证 244
17.4.5双向偏心受压短柱的破坏过程分析 246
17.5本章小结 247
参考文献 248
第18章 双向偏心受压短柱工作机理研究与承载力计算 249
18.1引言 249
18.2有限元计算 249
18.2.1有限元计算模型 249
18.2.2接触和边界条件 249
18.2.3加载方式 250
18.2.4有限元计算结果与试验结果对比分析 251
18.3工作机理研究 254
18.3.1双向偏心受压试件荷载-挠度关系曲线全过程分析 254
18.3.2核心混凝土截面应力场分析 254
18.3.3钢管应力分析 259
18.3.4 CFRP应力分析 260
18.4双向偏心受压构件承载力计算方法研究 261
18.5本章小结 263
参考文献 263
第19章 双向偏压中长柱试验研究 264
19.1试验概况 264
19.1.1试件设计 264
19.1.2试件制作 265
19.1.3试件材料力学性能指标 266
19.2试验装置及试验方法 268
19.3试验结果与分析 269
19.3.1破坏形态 269
19.3.2试件加载过程挠度曲线 273
19.3.3试件极限承载力分析 276
19.3.4荷载-横向挠度分析 276
19.3.5平截面假定验证 280
19.3.6试件应变分析 283
19.3.7钢管、CFRP圆管荷载-泊松比曲线 288
19.3.8影响因素分析 289
19.4本章小结 290
第20章 双向偏压中长柱有限元分析与承载力计算 291
20.1引言 291
20.2双向偏压构件有限元分析 291
20.2.1材料的本构关系模型 291
20.2.2有限元计算模型的建立 291
20.2.3有限元模拟结果与试验结果比较分析 293
20.2.4内置CFRP钢管混凝土计算荷载-挠度曲线与试验曲线的比较 294
20.2.5方钢管混凝土计算荷载-挠度曲线与试验曲线的比较 296
20.3双向偏压构件荷载-变形关系分析 297
20.3.1方钢管混凝土压弯构件荷载-变形关系全过程分析 298
20.3.2内置CFRP圆管方钢管混凝土压弯构件荷载-变形关系全过程分析 302
20.4破坏形态 310
20.5纯弯构件有限元分析 311
20.5.1边界条件 311
20.5.2试件破坏形态 312
20.5.3计算结果与试验结果比较分析 313
20.6实用计算方法 315
20.6.1参数分析 315
20.6.2双向偏压构件强度承载力简化计算 317
20.6.3双向偏压构件稳定承载力简化计算 318
20.7本章小结 321
参考文献 321