含界面间隙和预应力约束的纤维管混凝土柱的横向应变—轴向应变模型
Thomas Vincent1 and TogayOzbakkaloglu2
摘要：纤维增强聚合物（FRP）复合材料作为高性能混凝土填充纤维管（CFFT）柱外部约束的应用近来获得了显着的研究关注。准确预测横向应变 - 轴向应变关系对于预测不同加载条件下的构件性能至关重要，因为FRP围护结构在混凝土核心上产生的约束压力取决于混凝土的侧向膨胀。最近的文献回顾表明，虽然FRP约束混凝土存在横向-轴向应变，但目前还没有适用于预应力FRP管CFFT柱或混凝土径向收缩引起的界面间收缩的模型。为了解决这一研究缺口，本研究基于两个测试数据库的实验观察，提出了一个精确的横向 - 轴向应变模型。 对由FRP与混凝土界面间隙制造的24个样品和另外23个用侧向预应力制备的样品组成的实验数据库进行了分析。在仔细研究柱状试件的极限状态和FRP约束壳的环向应变发展情况的基础上，提出了应变折减系数和横向 - 轴向应变关系的表达式。 对所提出的模型预测与界面间隙预应力FRP管制备试样的实验测试结果进行比较，表现出了良好的一致性，在所有的预测中平均绝对误差（AAE）低于11％。DOI：10.1061 /（ASCE）cc.1943-5614.0000802。
copy;2017美国土木工程师学会。
关键词：高强混凝土（HSC）；纤维增强复合材料（FRP）；约束；FRP管混凝土（CFFT）；预应力；收缩；差距；轴向应变；应变；扩张。
介绍：目前人们已经很清楚地认识到，对轴向受载混凝土柱施加横向约束，可以显著提高混凝土柱的强度和变形能力。 近年来，人们对纤维增强聚合物(FRP)约束混凝土的轴压性能进行了大量的研究。（例如，Fam和Rizkalla 2001; Lam和Teng 2004; Bisbyet等人2005; Smith等人 2010; Rousakis和Karabinis，2012; Wu和Jiang，2013; Ozbakkaloglu和Vincent，2014; Dalgic等，2016; Vincent和Ozbakkaloglu，2015a，b，2016）。Ozbakkaloglu等人(2013年)最近对这些研究进行了审查，他再次指出，根据过去20年中200多项实验研究报告的试验结果，已经建立了88种轴向应力-应变模型。这些模型被归类为面向设计的模型或面向分析的模型，前者是以封闭的形式给出的模型，这些模型是通过实验测试校准的，后者是以增量形式提出的模型，其中应力-应变曲线是从横向应变到轴向应变行为预测的.
讲师、计算机科学学院、工程与数学，Flinders大学，贝德福德公园，南非5042，澳大利亚；以前，博士，阿德莱德，阿德莱德，SA 5005大学，澳大利亚。orcid：http://orcid.org/0000-0002-7335-7727，高级讲师，学校土木、环境和采矿工程。目前，阿德莱德，阿德莱德，SA 5005大学，澳大利亚（通讯作者）。电子邮件：togay.ozbakkaloglu@adelaide.edu.au
注：该手稿于2016年6月19日提交，2016年12月12日批准，2017年3月7日出版。讨论期至2017年8月7日，个别论文必须单独讨论。本文是“建筑复合材料杂志”的一部分，copy;ASCE期刊，刊号1090-0268。
面向设计的模型通常只能提供最终状态的预测，而不能预测FRP约束混凝土的全部轴向应力 - 应变关系，另一方面，面向分析的模型能够预测完整的轴向应力，考虑外部约束壳体与内部混凝土核心的相互作用机理，对FRP约束混凝土的应变 - 应变关系进行了研究。因此，面向分析的模型的准确性在很大程度上取决于准确确定横向-轴向应变关系，如Teng等人(2007年)、Ozbakkaloglu等人(2013年)以及Lim和Ozbakkaloglu(2014年a)所讨论的那样。 利用FRP约束混凝土和活性约束混凝土的试验结果，确定了轴向应变εc、侧向应变εl与围压fl的关系(如Teng等人，2007年；Lim和Ozbakkaloglu 2014 a)。 然而，迄今为止，还没有建立起由FRP纤维的径向收缩和横向预应力引起的FRP约束混凝土界面间隙或预应力FRP管之间的关系模型。正如文森特和Ozbakkaloglu(2015 b)的一项实验研究所讨论的那样，混凝土收缩是作为填充混凝土纤维管(CFFT)柱，从而引起关注的问题，因为在这些柱中，混凝土的养护发生在FRP管内。发现这种混凝土收缩延迟了FRP约束壳的活化，并且对CFFT柱的压缩性能有影响。 因此，了解这种影响对成功进行CFFT色谱柱的设计和建造非常重要。同样也适用于预应力约束的FRP约束混凝土柱的设计和施工，Vincent和Ozbakkaloglu（2015a）最近研究了一个高性能系统，在这项研究中，通过使用膨胀的矿物外加剂，加入到混凝土混合物中引起FRP封闭壳的早期活化，从而实现了封闭FRP外壳的侧向预应力。观察到FRP外壳的这种侧向预应力对FRP密封的高强度混凝土（HSC）具有显着的性能益处。 然而，这些最近的发展，在实验测试中还没有纳入现有的模型，以预测压缩行为。
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