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。

预应力FRP网格加固空心板梁桥的病害修复效果分析

针对空心板梁桥存在的典型病害问题,采用预应力纤维增强复合材料(FRP)网格进行加固,通过数值模拟分析其对底板开裂及铰缝破损病害的修复效果,讨论了FRP网格种类、用量、布置方式等参数对桥梁承载性能的影响.结果表明:在底板开裂部位横向或纵向布置预应力FRP网格,均可有效控制底板开裂和梁体下挠;在跨中横向布置预应力FRP网格,可有效降低铰缝破损的不利影响;若两类病害均显著存在,可采用横向布置预应力FRP网格进行综合加固;在预应力水平与加固量相同的条件下,玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)网格与碳纤维增强复合材料(CFRP)网格的加固效果基本相当.合理布置预应力FRP网格可有效改善空心板梁桥底板开裂和铰缝破损病害,有助于提升其长期受力性能.

考虑内力重分布的连续FRP-混凝土组合板受力性能分析

FRP-混凝土组合板是一种新型组合板,由于FRP的线弹性特性,作为连续结构与混凝土连续梁的受力显著不同。为研究连续组合梁的力学性能,基于共轭梁法,文章提出了考虑内力重分布的受力分析方法。对于每种工况,使用对应的单个受力分析方程即可分析组合板受力全过程外荷载与组合板弯矩的关系,计算简便。此外,给出了双跨跨中对称集中加载和满布均布荷载两种常见工况下的组合板受力分析方程,并与相关试验结果进行了比较。结果表明,计算值与试验值吻合较好,提出的方法能够有效地对组合板进行受力分析。

FRP筋混凝土双向板冲切承载力计算模型研究

为了得到较准确的FRP筋混凝土双向板冲切承载力的计算模型,以FRP筋混凝土双向板为研究对象,运用文献综述、数据统计、模型分析和回归计算等研究方法,借助常用的FRP筋混凝土双向板冲切承载力计算模型,对98块FRP筋混凝土双向板冲切试验数据进行计算和评估,并运用双向板临界冲切截面系数反演的方法,提出了一种新的FRP筋混凝土双向板冲切承载力的计算模型,该模型对FRP筋混凝土结构在集中荷载作用下冲切承载力的预测具有较高的精度,计算结果与试验数据库吻合较好。该研究对FRP筋混凝土双向板冲切承载力的设计具有指导意义,并对今后进一步提高FRP筋混凝土双向板冲切承载力计算模型的精度提供了重要参考。

FRP筋增强ECC桥面连接板力学性能研究

为了探究FRP筋增强ECC桥面连接板及支撑钢梁的力学性能,以FRP筋增强ECC桥面连接板试验为原型,建立ABAQUS有限元计算模型,并与试验结果比较,验证了有限元模型的合理性。通过参数化分析,研究了桥面连接板厚度、FRP筋配筋率等结构参数对桥面连接板及组合桥面工字支撑钢梁力学性能的影响规律。结果表明,FRP筋配筋率的改变对组合桥面工字支撑钢梁的力学性能影响不大,较低的FRP筋配筋率也可以使ECC桥面连接板满足承载力要求,且建议FRP筋配筋率的合理取值范围为0.85%~1.2%;ECC桥面连接板厚度增加,工字型支撑钢梁梁底跨中极限荷载与应力应变随之增大,建议在满足规范要求的承载力和构造要求的前提下,减小ECC桥面连接板板厚。

GFRP空心板静载试验研究及分析

通过玻璃纤维增强复合材料 (GFRP)拉挤空心板的静载试验 ,研究了其受力性能、变形、应力分布和破坏特征 ,并与有限元数值模拟的结果进行了对比。根据试验和分析结果 ,针对FRP材料各向异性、拉压不同的特点 ,提出了按受力状态划分截面取加权平均来计算等效截面刚度的简化方法。还根据板中应变分布与发展的特点 ,对构件的局部屈曲和强度破坏两种破坏机理进行了分析 ,为FRP空心板的设计与应用提供了依据。

粘贴不同FRP布加固预制空心板的试验研究和计算分析

预应力混凝土空心板老化损伤或使用荷载增加均可能导致其受弯承载力不能满足要求，影响结构的正常安全使用。本文共进行了10块粘贴不同FRP布加固预制空心板的对比试验研究，其中3块为对比试件（CS1～CS3），2块为粘贴不同宽度GFRP布加固试件（S1、S11），3块为粘贴不同宽度和厚度CFRP布加固试件（S2、S3、S10），2块为粘贴不同层数BFRP布加固试件（S12、S13）。研究结果表明，粘贴不同类型FRP布加固预制空心板的极限荷载明显提高21％～119％，平均提高67％；极限位移显著增加60％～135％，平均提高100％。加固试件跨中截面应变随荷载增加仍基本符合平截面假定。随着FRP布宽度和厚度增加，相同荷载作用下加固试件受拉边缘中心FRP布的拉应变有所降低。粘贴FRP布加固预制空心板的理论计算和有限元分析结果均与试验值吻合较好，满足工程精度要求。根据所提出的设计公式，可进行粘贴FRP布加固预制空心板的设计，且易于施工。

高温下FRP加固钢筋混凝土板非线性分析

为了给FRP加固钢筋混凝土板的耐火性能研究提供数值计算方法,实现FRP加固板高温下的热-力学耦合分析,在合理选取混凝土、钢筋及FRP材料力学性能参数的基础上,编制了FRP加固板高温下的非线性有限元分析程序,程序的有效性得到了已有试验结果的验证.基于程序对薄涂型防火涂料厚度、载荷比、混凝土板纵筋配筋率、FRP加固量、混凝土板厚及钢筋保护层厚度等对影响加固板跨中位移的相关参数进行计算分析.结果表明:防火涂料厚度、火灾载荷比以及FRP加固量对加固板耐火性能有显著影响;混凝土板厚及钢筋保护层厚度也对火灾下的加固板挠度产生影响;而跨中挠度随混凝土板纵筋配筋率的变化不明显.

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.

既有FRP筋混凝土板抗冲切承载力计算模型评估

为了评估已有设计规范和文献中的FRP筋混凝土板冲切承载力计算模型的精度,通过收集文献中已有的FRP筋混凝土板试验数据并和已有模型预测结果进行对比。结果表明影响计算模型的主要因素是FRP筋配筋率、混凝土强度和有效板厚。在所有模型中,El-Gamal模型的计算值与试验值吻合程度最好;Nguyen-Minh提出的模型考虑的因素最多,但该模型预测精度还有待提高;在各规范模型中,加拿大规范考虑的因素最为全面且预测精度最好;日本、英国等国家设计规范模型结果的理论值和试验值吻合较好;我国规范模型精度较低,且偏于不安全。该研究可为今后进一步提高FRP筋混凝土板冲切计算模型精度提供思路和方向。

对FRP筋混凝土桥梁面板承载力性能的非线性有限元分析

为了研究FRP筋混凝土梁面板的承载能力,采用了大型商用软件ABAQUS对Sherif EI-Gamal等的钢混桥梁模型进行了数值模拟。将非线性有限元计算结果同试验结果进行对比分析,非线性有限元的计算结果与试验结果吻合良好。基于数值模准确的分析结果,对结构体系中的压缩薄膜效应进行了分析,并开展了一系列的参数学习,包括混凝土强度、支撑梁刚度以及横隔梁。分析结果表明,压缩薄膜效应对FRP筋混凝土桥面板的承载能力有显著的影响。

FRP筋混凝土板冲切承载力计算方法

基于临界剪切裂缝理论,提出FRP筋混凝土板冲切承载力的计算方法.该方法考虑拉伸刚化效应的混凝土拉伸应力-应变关系,利用截面分析法确定FRP筋受弯构件的弯矩-曲率关系.根据混凝土板的变形假定、弯矩-曲率关系以及板的平衡方程,确定FRP筋混凝土板的需求曲线.收集文献中试验数据对该计算方法进行验证,并将其与其他计算模型进行比较分析.参数分析结果表明:随着混凝土强度与柱头尺寸的增加,FRP筋板承载力名义应力相应降低,混凝土板的延性呈现增长趋势;随着配筋率与厚度的增加,板冲切承载力的名义应力增大,配筋率与厚度的增加会导致板延性降低,因此在设计中应充分考虑板厚与配筋率对FRP筋混凝土板延性的影响.

对FRP筋混凝土桥梁面板承载力性能的非线性有限元分析

为了研究FRP筋混凝土梁面板的承载能力,采用了大型商用软件ABAQUS对Sherif EI-Gamal等的钢混桥梁模型进行了数值模拟。将非线性有限元计算结果同试验结果进行对比分析,非线性有限元的计算结果与试验结果吻合良好。基于数值模准确的分析结果,对结构体系中的压缩薄膜效应进行了分析,并开展了一系列的参数学习,包括混凝土强度、支撑梁刚度以及横隔梁。分析结果表明,压缩薄膜效应对FRP筋混凝土桥面板的承载能力有显著的影响。

FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算方法

基于FRP筋混凝土梁裂缝宽度计算公式研究了FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算方法,探讨了板与梁结构特征差异对裂缝宽度计算的影响机理。引入平均裂缝间距、截面内力臂系数、FRP筋应变不均匀系数等参数的修正方法,建议取消对有效配筋率下限值的规定。利用该方法对FRP筋混凝土板在不同的有效配筋率和受拉区FRP筋应力影响下的裂缝宽度进行了计算。结果表明:有效配筋率<0.01,公式修正前后计算得到的裂缝宽度相对误差均>10%。修正后的公式更能合理反映FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算结果;公式中受拉区FRP筋应力修正前后得到的裂缝宽度相对误差均<3%,其修正结果对构件裂缝宽度变化影响较小。

FRP复合材料加固混凝土结构新技术研究进展

近十多年来,国内外对FRP加固(包括改造、修复)混凝土结构这一新技术进行了广泛的试验和理论研究.简要论述了这一新技术的研究进展,着重论述受弯构件加固后的破坏形式和承载力计算方法,包括梁的抗弯加固、梁的抗剪加固和板的抗弯加固等,供实际工程应用参考.

GFRP桥面板在公路桥梁上的应用

GFRP桥面板是用玻璃纤维复合材料制成蜂窝状断面,再在上下面各贴一层FRP板形成T形断面的上翼缘,与下方的钢工字梁(或混凝土工字梁)复板共同受力。其抗风化、抗腐性能备受用户青睐;它的轻质、高强性能是最具吸引力的钢筋混凝土替代材料。这种桥面板可用于新建公路桥,也可用于更换旧桥面。由于它的自重仅为钢筋混凝土的1/5,更换旧桥面后,相当于提高了桥梁的承载能力。

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.

FRP混凝土板的非线性分析研究

由于钢筋的抗腐蚀性能较差,在自然环境或使用环境较恶劣的条件下,钢筋混凝土结构常因为钢筋的锈蚀而导致结构的强度失效和破坏。随着技术的发展,生产发明了抗腐蚀性能非常好的FRP筋,且用FRP筋作为混凝土结构加强筋的应用和研究,越来越引起土木工程界和学术界的重视。本研究构造一个无剪力自锁的四边形层叠板单元,以进行中厚度FRP混凝土板的非线性分析研究。Timoshenko梁函数用来构造单元的弯曲形函数。单元模型中考虑FRP筋的脆断行为,混凝土材料的非线性行为包括拉伸、压缩、开裂和拉伸强化等行为及结构几何非线性行为。运用该四边形层叠板单元,对典型的FRP混凝土板进行了非线性分析研究。将数值分析结果和实际实验室试验结果进行了比较,以验证该非线性分析的有效和正确性。

带蒙皮FRP格栅增强混凝土板受弯理论分析

提出了一种全新的FRP-混凝土的组合形式(带蒙皮FRP格栅增强混凝板),与之前的FRP格栅增强混凝土板件不同,该类型板件的最大特点在于FRP格栅下侧增设有FRP蒙皮,因此在浇筑时,该蒙皮既能充当浇筑混凝土时的模板,又能参与成型后板件的受力;预测了该类型板件可能出现的三种破坏模式,并且推导出了该类型板件在不同破坏模式下板件的抗弯极限承载力公式。

预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板的滑移

针对预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板结构特点和实际受力分析,利用弹性分析理论,建立了预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板相对滑移微分方程,并求解简支组合楼板在均匀荷载作用下的变形,以期为这类新型结构的研究积累经验。