配置纤维增强筋的钢-UHPC组合桥面板抗弯性能试验研究

为提升钢-UHPC组合桥面板的结构性能,考虑采用纤维增强筋替代UHPC中的钢筋。为研究配置纤维增强筋的钢-UHPC组合桥面板的弯曲抗裂性能,寻求合理的纤维增强筋,设计、制作4组钢-UHPC组合桥面板试件(抗裂筋分别采用钢筋、CFRP筋、GFRP筋和BFRP筋,每组2个),开展弯曲试验,以钢筋试件为参照,对比3类纤维增强筋试件的挠度、应变和裂缝发展规律。结果表明:各类试件的荷载~挠度曲线、荷载~应变曲线和荷载~最大裂缝宽度曲线的发展均与抗裂筋的力学性能密切相关;抗裂筋的弹性模量决定了钢-UHPC组合桥面板试件的抗弯刚度和裂缝控制能力,CFRP筋具有与钢筋相当的弹性模量,故其抗弯刚度大、裂缝控制能力强,而GFRP筋和BFRP筋弹性模量显著小于钢筋,故其裂缝控制能力较差;抗裂筋的抗拉强度决定了钢-UHPC组合桥面板试件的抗弯承载力,3类纤维增强筋的抗拉强度均高于钢筋,故其极限承载力均高于钢筋试件。为确保钢-UHPC组合桥面板的抗裂性能,建议必要时采用CFRP筋替代钢筋。

无粘结纤维增强筋预应力混凝土梁非线性分析

建立应用纤维增强筋的无粘结预应力混凝土梁的有限元计算力学模型,运用有限元分析软件,对纤维增强筋预应力混凝土梁进行从加荷、开裂、屈服直至破坏的全过程非线性有限元计算,分析裂缝扩展情况、应力分布规律和传力机理,为纤维增强材料在桥梁工程中的应用推广提供理论计算依据。

增强筋插入式加固钢筋混凝土梁的挠度研究

为了研究增强筋插入式加固钢筋混凝土梁的变形性能,通过试验和理论计算分析结果表明,玄武岩纤维筋绑扎加固、玄武岩纤维筋插入式加固和普通钢筋绑扎加固3种加固方法都能很明显地改善梁的变形性能,所有梁跨中挠度的计算值均小于混凝土结构设计规范所规定的在标准荷载作用下挠度限值,按混凝土结构设计规范(GB 50010—2010)给出的刚度公式所计算出的跨中挠度具有足够的安全储备。

玻璃纤维增强筋在低温环境中的拉伸性能研究

分别将直径为16、22mm的玻璃纤维增强(GFRP)筋在不同温度下进行拉伸试验,研究了温度、筋体直径、恒温时间等因素对GFRP筋拉伸性能的影响,揭示了其拉伸性能的变化规律。结果表明,在低温环境下,GFRP筋体破坏表观特征无明显变化;在-20~0℃时,筋体极限拉伸强度随温度的降低而增加,直径为16mm的GFRP筋的拉伸模量随温度的降低变化明显,而直径为22mm的GFRP筋则呈现较稳定的状态;在0~20℃时,2种筋体的极限拉伸强度和拉伸模量均变化较小;低温状态下恒温1h后,筋体的拉伸性能趋于稳定,低温持续时间对筋体的影响较小。

增强筋混凝土梁受弯疲劳研究进展

本文总结了国内外学者对混凝土、钢筋、FRP筋的材料疲劳性能、破坏准则、损伤模型的研究,论述了由各材料组成的梁构件的疲劳受力过程、破坏形态、刚度退化、挠度增长规律,分析了FRP筋部分代替钢筋的混凝土梁的疲劳性能的特点,并探讨增强筋混凝土梁的疲劳性能的发展空间与研究价值。

混凝土结构中钢筋与玻璃纤维增强筋(GFRP)的基本特征及其应用

玻璃纤维增强筋(GFRP),具有较强的抗腐蚀性、耐久性,常应用于地铁站台的混凝土结构中,抗拉性能明显高于钢筋,替代钢筋作为抗拉材料非常合适,但是其延伸率远小于钢筋,同时,抗剪能力比较差,不适合替代钢筋作为主要的抗剪材料。在拉伸状态时,钢筋首先出现轻微紧缩,达到破坏强度时,力不再增加而是迅速下降,钢筋出现明显紧缩,随后突然断裂,而GFRP筋是从中间纤维先开裂,然后断裂的纤维越来越多,直至完全断开。

纤维聚合物增强筋在土木工程中的应用

纤维聚合物增强筋(FRP筋)具有轻质、高强、耐腐蚀、无磁性等优异性能,近年来已开始应用于桥梁、码头、机场、雷达站及岩土工程中,引起了国内外土木工程界的极大关注。本文介绍了FRP筋这一新型材料的主要性能及在国內外土木工程的应用。

基于数据库的玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度计算方法

玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度试验主要研究弯折半径与直径之比对弯拉强度的影响,直线段抗拉强度对弯拉强度的影响研究较少。本文基于ACI 440.3R-12中B.5试验方法,开展3组(9个弯拉试件)不同直线段抗拉强度的玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度试验研究。3组试件直线段抗拉强度分别为530(A组)、850(B组)和1100 MPa(C组),弯折半径与箍筋直径之比均为3。试验结果表明:所有试件均发生玻璃纤维增强复合材料箍筋弯折段被拉断的破坏模式;A、B、C组试件弯拉强度分别为325、445和530 MPa。本文系统收集了国内外已有93个弯拉试件,并结合本文9个弯拉试件建立了玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度试验数据库。基于数据库统计分析,提出了保证率不小于95%的玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度计算方法。

碳纤维增强复合材料筋对“弱柱节点”抗震性能的影响研究

为研究“弱柱节点”内置碳纤维增强复合材料(CFRP)筋对节点抗震性能的影响,设计并开展不同CFRP筋配筋率的两组“弱柱节点”双向等幅低周往复荷载试验,研究此类节点的破坏类级及破坏形式方面的差异。试验结果表明:内置CFRP筋的配筋率是影响“弱柱节点”破坏程度的重要因素;“弱柱节点”内置CFRP筋时,CFRP筋配筋量越大,节点的承载力不一定越高,CFRP筋配筋率较低且采用小直径CFRP筋时,节点的承载力和变形性能均有所提高;“弱柱节点”内置CFRP筋,需要控制CFRP用量在合适的范围内,才能更好地改善和提高“弱柱节点”的抗震性能,实现结构纠错、容错,降低“弱柱”造成的结构抗震性能影响。

玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型

为研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋与超高性能混凝土(UHPC)之间的粘结性能,故基于相关文献中153个拉拔试验和42个梁式试验的数据,系统分析了FRP筋直径、相对粘结长度、相对保护层厚度、超高性能混凝土抗压强度、FRP筋表面形态和试验方法对玻璃纤维增强复合材料筋粘结强度的影响规律,通过回归分析和区间预测提出了超高性能混凝土中玻璃纤维增强复合材料筋与粘结强度和锚固长度的计算公式。对比分析了已有FRP筋与普通混凝土之间的粘结-滑移本构模型,基于CMR模型提出了绕肋玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型的计算公式。上述公式计算结果与试验结果均吻合良好,并可为工程设计及后续研究提供依据。

纤维增强复合材料筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算

为评估和校准现行规范中纤维增强复合材料(fiberreinforced polymer, FRP)筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算公式,系统收集了国内外FRP筋混凝土(FRP-RC)受弯构件裂缝宽度试验数据。基于若干筛选原则,建立了包含111根FRP-RC受弯构件的数据库。通过对比最大裂缝宽度试验值和计算值,评估了国内外3部常用规范的适用性。结果表明,规范GB 50608—2010严重低估了裂缝宽度,尤其低估了GFRP-RC和BFRP-RC构件的裂缝宽度;相比之下,规范CJJ/T 280—2018能较准确地预测裂缝宽度,而规范ACI440.1R-15高估了裂缝宽度。基于该数据库,通过引入弹性模量比Ef/Es修正了规范GB 50608—2010中的裂缝间纵向受拉筋应变不均匀系数ψ,并分别校准了3部设计规范中的FRP筋表面形态黏结特性系数。

增强筋与混凝土粘结性能的研究进展

对钢筋、纤维增强材料(FRP)筋与混凝土的粘结机理、受力过程、影响因素、粘结强度、粘结长度和本构关系等性能的国内外研究现状进行介绍。基于此,提出了钢筋、FRP筋与混凝土粘结的研究思路。

变形增强筋与混凝土黏结应力本构关系及分布的研究

在混凝土结构构件中,与混凝土协同工作、提高其承载能力的筋材统称为增强筋。通过对增强筋与混凝土黏结的宏观、微观分析,建立了增强筋与混凝土黏结的本构关系模型。同时基于理论研究和有限元分析,得到增强筋与混凝土黏结-滑移关系及黏结应力分布。研究结果表明,理论分析与试验结果吻合较好。

BFRP筋增强海水海砂混凝土梁的抗冲击性能

为研究玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋增强海水海砂混凝土(seawater sea-sand concrete,SSC)梁的抗冲击性能,利用落锤冲击装置研究了不同冲击能量(1818 J,2727 J,3636 J,4848 J)作用下,不同混凝土强度(30 MPa,50 MPa)和配筋率(0.23%,0.48%)的BSFP-SSC梁冲击响应,并测试了冲击后梁的残余承载力。结果表明,随着冲击能量的增加,BFRP-SSC梁的破坏模式由弯曲破坏转变为剪切破坏,梁的残余承载力系数逐渐降低。提高配筋率或海水海砂混凝土强度,均可有效降低梁的最大跨中位移,提升初始峰值冲击力和抗冲击性能。该研究可为BFRP筋增强海水海砂混凝土梁的抗冲击设计提供重要依据。

纤维增强塑料筋在土木工程中的应用

随着城市化进程的不断深入,建筑工程事业也获得了进一步发展,人们对建筑工程质量的要求越来越高,特别是在机场、桥梁等重要土木工程建筑中。科学技术的发展,丰富了土木工程建筑材料,这些重要场所工程也逐渐偏向于选择具有较轻便、耐腐蚀性的建筑材料。纤维增强塑料筋作为一种新型材料,受到国内外土木工程界越来越多的关注。因此,加强对纤维增强塑料筋在土木工程中应用的研究至关重要。本文将对纤维增强塑料筋进行简单分析和研究,阐述纤维增强塑料筋在土木工程中的应用,从而推动我国建筑领域的进一步发展。

海水环境下GFRP筋与低碱混凝土界面黏结性能研究

针对GFRP筋在低碱耐腐蚀水泥基体环境下界面黏结性能的时变规律进行研究,采用中心拉拔试验方法测定了GFRP筋-矿渣硫铝酸盐水泥(G·SAC)混凝土、GFRP筋-硅酸盐水泥(OPC)混凝土在淡水和人工海水环境下养护30 d、90 d和180 d的界面黏结强度,并利用扫描电子显微镜(SEM)及pH计分析了孔溶液浸泡后GFRP筋微观结构的劣化过程及水泥基体孔溶液pH值的变化规律。结果表明:在淡水环境下,GFRP筋-G·SAC混凝土界面黏结强度随养护时间的增加而提高,但GFRP筋-OPC混凝土的黏结强度逐渐降低;在海水环境下,G·SAC基体碱度进一步降低,且海水对其强度发展有促进作用,GFRP筋-G·SAC混凝土在海水中的黏结强度较淡水增长较快。

玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋在混凝土梁中的抗弯性能研究

论文从以玻璃纤维增强塑料筋替代钢筋应用在海港工程等恶劣环境混凝土结构中,以解决钢筋锈蚀所引起的混凝土结构耐久性问题的思路着手。在对玻璃纤维筋材料基本物理力学性能研究的基础上,以钢筋为对比,进行了10mm的玻璃纤维筋混凝土构件的三点抗弯试验。结果表明:GFRP筋在抗拉性能方面远高于钢筋,但抗剪及抗压性能比钢筋差;GFRP筋混凝土梁的抗弯曲破坏能力高于钢筋混凝土梁,但同样荷载下,GFRP筋梁的挠度大于钢筋混凝土梁的挠度;最终破坏时钢筋混凝土梁只有纵向裂缝,而GFRP筋除了有纵向裂缝外,还有横向裂缝。

纤维增强塑料筋锚杆及其应用

纤维增强塑料(FRP)筋锚杆在岩土工程中的应用是目前国际土木工程领域研究开发的热点。介绍了锚杆材料的发展,讨论了纤维增强塑料筋锚杆的组成、生产工艺和这种锚杆的优点及其工程应用,并对纤维增强塑料筋锚杆锚具的设计问题也进行了简单的讨论。