Study Progress of FRP Rebars in Concrete Structures

Fiber reinforced plastics (i. e. FRP) rebars are one kind of high-performance composite materi- als used in concrete structures of civil engineering. Compared with ordinary steel rebars, FRP rebars have the characteristics of high tensile strength, an- tisepsis, light weight, low elastics modulus and low shear strength, et al. At present time, FRP re- bars have been studied and applied in Europe, America and Japan Since 2000, in the Fund of NS- FC, we systematically carried out experimental and theoretical studies on FRP rebars The progress of our research is briefly introduced in this paper.

FRP筋混凝土双向板冲切强度公式评估

为评价现有FRP筋混凝土双向板冲切强度计算公式的精度,采用数理统计的方法对收集到的38组FRP筋混凝土双向板冲切强度试验数据进行评估。结果表明,影响FRP筋混凝土双向板冲切强度的主要因素有混凝土强度、临界冲切截面周长、有效板厚、FRP筋配筋率及其弹性模量、尺寸效应;在所评价的10个计算公式中,规范公式的预测结果大多比较保守,且其精度均低于文献公式;Ospina公式预测结果与试验结果最为接近,且精度最高,预测结果与试验结果比值的均值为1.03,标准差为16.04%,变异系数为15.53%。研究结果为FRP筋混凝土双向板冲切强度计算公式的进一步优化提供了参考。

增强混凝土中FRP包覆筋研究(I):微结构设计

FRP筋作为钢筋增强混凝土的替代物已经在潮湿环境中的海堤工程、桥梁隧道、高层建筑、城市建设等基础设施的设计与施工中广泛使用。然而,FRP筋固有的脆性特征成为FRP筋进一步推广使用的障碍。在对FRP筋的综合研究基础上提出了包覆筋的概念,即包覆筋的芯由钢等高延展性的金属材料组成,包覆层由FRP组成。对新设计的FRP筋力学性能进行了理论推导,并给出了理论预测曲线。

增强混凝土中FRP包覆筋研究 Ⅱ:力学性能测试

对FRP包覆筋进行了轴向拉伸破坏实验。实验测试分析表明,金属芯和非金属包覆层之间的机械变形性能耦合,使整个FRP筋在增强混凝土构件中呈现良好的双线性行为。实验所得的混杂FRP棒材应力-应变曲线的形状与理论曲线基本吻合,为进一步包覆层优化设计和在混凝土工程中的应用提供理论基础。

FRP筋与混凝土的粘结性能

FRP筋与混凝土之间的粘结性能是FRP筋混凝土结构的关键问题,是能否充分利用FRP筋高强性能的决定性因素。本文分析了FRP混凝土结构的粘结机理以及粘结破坏形式,讨论了影响FRP筋混凝土结构粘结性能的因素,并在最后提出了一些问题及建议。

FRP筋混凝土梁裂缝宽度的计算方法

本文在本课题组和国外FRP筋混凝土梁试验结果的基础上,对我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)和《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-96)中纵向钢筋相对粘结特性系数、钢筋混凝土梁裂缝截面内力臂长度系数以及考虑钢筋表面形状的系数进行修正,提出FRP筋混凝土梁最大裂缝宽度设计建议。与ACI440.1R-06相比,采用本文建议公式的最大裂缝宽度计算值与试验值更为吻合。

FRP筋混凝土连续梁力学性能试验研究

由于FRP材料具有高强、轻质、耐腐蚀等优点,在混凝土结构中用FRP筋代替钢筋的方法常在一些工程中采用。过去的研究工作大多集中在FRP筋简支梁上,但实际工程中,多数是连续梁。因此通过5根FRP筋和1根钢筋混凝土连续梁的试验,研究FRP筋混凝土连续梁的受弯性能。以中间支座与跨中截面FRP筋配筋率的比值为试验参数,采用跨中对称单调加载,研究了FRP筋混凝土连续梁的开裂过程、荷载-挠度关系、荷载-弯矩关系、内力重分布特点、极限承载力等。研究结果表明,FRP筋混凝土连续梁截面具有良好的塑性转动能力,内力重分布贯穿于整个带裂缝工作状态,且内力重分布系数基本稳定,其值与跨中与中间支座相对配筋率密切相关。基于试验结果和理论分析,提出了FRP筋混凝土连续梁内力重分布系数、极限荷载等计算方法,计算值与试验结果较为吻合。

FRP筋与混凝土粘结性能研究进展

基于国内外不利因素下FRP筋与混凝土粘结性能的研究成果,比较分析了FRP筋与混凝土间粘结性能的常见试验方法,着重介绍了高温、冻融循环、氯盐、碱液、干湿循环等多种不利因素下FRP筋混凝土的粘结滑移性能的研究进展及现状,综合分析及比较了现有研究成果并提出现有研究的不足及建议。

预应力FRP筋混凝土梁疲劳性能研究

FRP筋以其耐腐蚀、抗拉强度高、松弛小等特点 ,在暴露及恶劣条件下的预应力结构中有非常广阔的前景。目前国内外对预应力FRP筋混凝土结构的静力性能已有较多研究 ,而对于预应力FRP筋混凝土结构的疲劳性能研究 ,在国外刚刚起步 ,在国内则是空白。本文在系统地查阅国外最新研究资料的基础上 ,对FRP筋的疲劳性能、预应力FRP筋混凝土梁的疲劳性能进行了研究与总结 ,并对今后的发展趋势作了展望。

新型FRP筋预应力混凝土梁试验研究与有限元分析

与采用手糊工艺制作的传统FRP筋相比,采用拉挤工艺生产的新型FRP筋具有抗腐蚀性能优良、抗拉强度较高、比重小、弹性模量较低、抗剪强度和抗挤压强度低等特点。本文在国内首次对新型FRP筋有粘结与无粘结预应力混凝土梁的受力过程、破坏形态、预应力筋应力损失、正截面抗裂度以及正截面承载力等受力性能进行了试验研究和非线性有限元分析,并提出了有关设计建议。

内嵌钢丝GFRP-FBG智能复合筋的研制及其性能分析

目的研究一种新型玻璃纤维增强(GFRP)-光纤光栅(FBG)智能复合筋的制备方法及其力学和感知特性,为了改善FRP筋的弹性模量低,安全性能差的缺点.方法根据单向混杂纤维FRP筋制备原理,将多根细钢丝和光纤传感元件内嵌于GFRP筋中设计一种新型的内嵌钢丝GFRP智能复合筋结构,阐述其结构及制作工艺,并对其力学及感知特性进行了试验研究.结果给出了新型智能钢绞线的制备方法.通过试验确定新型智能筋的弹性模量与普通GFRP智能筋相比有所提高,内嵌2根、3根、4根钢丝的智能筋弹性模量分别提高了3.1%、5.8%、8.0%;应变感知线性相关系数为99.973%,内嵌2根、3根和4根钢丝的智能筋灵敏度系数分别为每应变1.12 pm、1.14 pm和1.18 pm.内嵌钢丝GFRP智能筋具有良好的力学特性,其弹性模量较普通GFRP复合筋有所提高;智能筋的应变和温度感知特性较好,应变感知灵敏度系数与GFRP智能筋相近,并与传统传感器监测结果相吻合.结论验证了该内嵌钢丝GFRP智能筋兼具受力与传感特性,适合于实际工程应用需要.

四边简支FRP筋混凝土双向板受弯承载力分析

根据FRP筋混凝土双向板的弯曲破坏特征,引入FRP筋名义屈服强度和FRP筋有效截面面积的概念,对板中局部均布荷载作用下的FRP筋混凝土双向板的受弯承载力进行了塑性极限分析,提出了FRP筋混凝土双向板极限受弯承载力的理论计算公式.建议公式与试验结果符合较好,可为FRP筋混凝土双向板的设计应用提供必要的理论分析依据.

FRP筋呋喃树脂混凝土梁蠕变性能试验研究

首先对呋喃树脂混凝土梁和FRP筋加强呋喃树脂混凝土梁的弯曲蠕变特性进行了试验研究与分析,采用四点弯曲试验方法分别得到了梁在不同荷载水平作用下的蠕变曲线,对其粘弹性性质进行了分析。结果表明,FRP筋不仅提高了呋喃树脂混凝土梁的初始刚度和强度,而且明显地降低了梁的蠕变变形。其次,运用最小二乘法确定蠕变模型参数,分别建立了呋喃树脂混凝土梁和FRP筋加强呋喃树脂混凝土梁的弯曲蠕变幂律模型,为估计材料的长期力学性能提供依据,对FRP筋呋喃树脂混凝土结构设计具有重要的工程实用价值。

FRP筋混凝土梁延性性能试验研究

FRP筋的线弹性力学性能导致FRP筋混凝土结构延性较差,因而FRP筋混凝土结构的延性已成为其应用中最受关注的问题之一。本文通过对FRP筋混凝土梁的位移延性、曲率延性、能量延性及综合性能指标的试验研究,指出了适合FRP筋混凝土构件的延性计算方法。

考虑黏结-滑移效应的FRP筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算方法

由于纤维增强聚合物(FRP)筋的弹性模量较低,FRP筋混凝土梁的设计状态通常采用其在正常使用极限状态下的裂缝宽度来控制,故准确预测最大裂缝宽度对FRP筋混凝土梁的设计及应用至关重要。FRP筋混凝土梁裂缝宽度的计算公式依然沿用我国《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)中的半经验计算公式,计算结果偏小。相较于经验公式,基于应力传递的数值计算模型可以充分反映开裂混凝土和FRP筋之间应力重分布的复杂特性。因此,在综合考虑FRP筋与混凝土间的黏结-滑移效应、裂缝间混凝土拉伸硬化效应以及材料非线性本构关系等问题的基础上,建立了FRP筋混凝土梁裂缝宽度计算的数值模型。数值分析中采用了两种黏结应力-滑移本构模型,通过对比可得,本构模型的选取对计算结果具有较大的影响。将数值模型计算结果与试验结果和按规范中公式计算的结果进行对比后发现:试验梁纯弯区短期平均裂缝宽度的模型预测结果与试验结果较为接近,两者比值的均值为0.92;按修正后的公式计算,结果更精确。

混凝土中FRP筋的粘结性能

分析了FRP筋与混凝土粘结力的组成、工作原理以及粘结应力沿埋长的分布规律;研究了FRP筋混凝土的粘结试验;对FRP筋与混凝土发生粘结破坏时的原因和机理进行了分析;讨论了FRP筋混凝土的平均粘结应力、粘结强度及其影响因素。

FRP筋混凝土受弯梁正截面受力分析

纤维增强塑料(FRP)筋具有抗拉强度高、重量轻、抗腐蚀、耐疲劳等特点,对FRP筋代替混凝土结构中易受腐蚀的钢筋进行研究,这对改善钢筋混凝土结构的某些性能和拓宽工程应用范围,具有明确的工程意义。本文对FRP筋混凝土受弯梁进行了正截面受力分析,并推导了相关的计算公式,最后用具体算例的计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,计算值与试验值吻合较好,为今后进一步研究FRP筋受弯构件提供了参考。

FRP筋混凝土简支梁试验研究

本文通过5根FRP筋和1根钢筋混凝土简支梁三分点加载试验,研究了使用阶段二者之间受弯力学性能的差异,得到了FRP筋混凝土梁的开裂荷载、裂缝分布特征、荷载—变形关系,并根据试验结果及理论分析,提出了FRP筋混凝土梁开裂弯矩计算公式,理论计算与试验结果及文献数据较吻合。

FRP筋的耐久性能研究现状

钢筋锈蚀是混凝土结构面临的主要问题,纤维增强聚合物(FRP)筋代替钢筋增强混凝土构件解决锈蚀问题已成为研究的热点.但FRP筋的耐久性能与材料的组成、性质和筋与混凝土间的相互作用等均有关系,其耐久性腐蚀机理较复杂.综述了FRP筋在温度、水分、酸碱环境以及紫外线作用下的耐久性能研究进展和相关研究成果,为以后FRP筋性能的研究提供参考.

FRP筋混凝土双向板的非线性分析程序设计

采用三维二十节点等参单元,整体式有限元模型(将FRP筋分布到混凝土单元中),对集中荷载作用下FRP筋混凝土双向板的开裂及极限冲切承载力进行了非线性数值分析.混凝土材料的本构关系采用非线性弹性理论中的全量E-ν型,破坏准则选取改进的Ottosen四参数公式,裂缝模型选取弥散裂缝模型.经过以上处理,编制了有限元分析程序.程序计算结果与实验数据的比较表明:计算结果与试验值符合良好,分析过程合理,选用合理的材料本构模型、破坏准则和裂缝模型,利用本文程序可以较好地模拟FRP筋混凝土双向板的试验过程.