玄武岩纤维增强聚合物筋混凝土循环拉拔试验及预测模型

为探究动荷载下玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋与混凝土的黏结行为,开展了BFRP筋混凝土正反向循环拉拔试验,对其黏结动力性能进行分析。结果表明,从黏结应力⁃滑移关系曲线揭示,循环荷载下BFRP筋与混凝土黏结行为经历4个阶段的受力特征:弹性阶段、裂缝扩展阶段、裂缝闭合阶段和摩擦阶段;随BFRP聚合物筋直径的增大,降低了BFRP筋⁃混凝土界面的黏结强度;随循环次数的增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度减小,黏结强度对应的滑移量增加,剪切滞回面积减小,耗能能力降低;基于试验结果,提出了适用于计算循环荷载下BFRP筋与混凝土黏结性能的预测模型,从而为BFRP筋混凝土抗震和疲劳行为奠定试验和理论基础。

BFRP筋回收轮胎钢纤维混凝土黏结性能分析

对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土中的黏结性能进行了试验和分析研究.对不同RTSF体积掺量、BFRP筋直径和嵌入长度的试件进行了拉拔试验,研究其对黏结破坏模式、黏结滑移响应和黏结强度的影响,并提出了BFRP筋RTSF混凝土的黏结滑移理论模型.结果表明:BFRP筋RTSF混凝土黏结破坏类型包括拔出破坏、劈裂破坏以及拔出且劈裂破坏;BFRP筋直径对黏结破坏模式无显著影响,而RTSF体积掺量、BFRP筋直径和嵌入长度均对黏结强度有较大影响,且RTSF体积掺量与极限黏结强度呈正相关,BFRP筋直径和嵌入长度对其影响与之相反;当RTSF体积掺量从0增大至1.5%时,其极限黏结强度最大可提高约23.87%.与已有模型相比,所提出的黏结滑移理论模型对BFRP筋RTSF混凝土的黏结滑移曲线具有更高的拟合精度.

BFRP筋与超高性能纤维混凝土黏结性能试验研究

为探究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋与超高性能纤维混凝土(UHPFRC)之间的黏结性能,通过中心拉拔试验,对BFRP-UHPFRC试件破坏模式、黏结-滑移曲线进行分析,且探讨了筋材直径、单一纤维及钢-PVA混杂纤维对黏结强度的影响。结果表明,试件破坏模式包括BFRP筋拔出破坏与拉断破坏。BFRP筋直径的增大将导致黏结强度降低。随着单一纤维掺量增加,黏结强度呈先增大后减小的趋势。而相较于单一纤维,钢-PVA混杂纤维显著提高了试件的黏结强度,当掺入1%钢纤维和0.5%PVA纤维时,黏结强度最高(25.35 MPa)。此外,通过灰狼算法优化的支持向量回归模型实现对黏结强度的预测,预测值与实际值拟合较好。

玄武岩纤维增强塑料筋耐腐蚀性研究

玄武岩纤维增强塑料筋作为一种新型的建筑材料,用来代替钢筋用在海工等腐蚀性较强的环境中的混凝土内,是解决混凝土钢筋锈蚀带来的耐久性问题。首先研究了玄武岩纤维筋在常温下长期浸泡在5%氯化钠溶液、饱和氢氧化钙溶液和5%氯化钠与饱和氢氧化钙混合溶液中力学性能的变化情况,以此来判断玄武岩纤维增强塑料筋的耐腐蚀情况,然后考察了相同介质中不同温度对玄武岩纤维增强塑料筋及其原材料抗腐蚀性能的影响情况。结果表明:玄武岩纤维增强塑料筋耐氯化钠盐溶液腐蚀性能较好,而耐碱腐蚀性较差,其原因主要是因为原材料中的连续玄武岩纤维的耐碱性较差。对于将玄武岩纤维增强塑料筋长期使用在混凝土中必须对其耐碱性进行改性。

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能研究

设计并制作了3根采用玄武岩纤维增强塑料筋(BFRP筋)增强的混凝土梁,并对其进行三分点加载试验,主要测试了构件的开裂荷载、裂缝和挠度发展情况以及极限荷载等。结果表明,受BFRP筋线弹性的材料性质、较低的弹性模量等因素的影响,BFRP筋混凝土梁的受弯工作具有以下特点:(1)构件均发生脆性破坏;(2)构件的开裂荷载和开裂前的挠度受BFRP筋配筋率的影响很小;(3)构件的极限荷载随BFRP筋配筋率的增加而增大;(4)构件的荷载-挠度曲线在混凝土开裂前后均为线性,其转折点对应构件开裂。

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土黏结性能的梁式试验研究

设计制作了14个玄武岩纤维增强塑料筋(BFRP筋)混凝土梁式试件和2个钢筋混凝土梁式试件,通过梁式试验分析了影响BFRP筋混凝土黏结性能的主要因素。结果表明,(1)BFRP筋的受力过程可分为微滑移段、正常滑移段、加速滑移段和下降段;(2)当BFRP筋的锚固长度相同时,随着混凝土强度的提高,黏结强度随之增大;(3)当混凝土强度相同时,随着BFRP筋锚固长度的增加,黏结强度明显减小,并且试件的破坏模式也发生了改变;(4)BFRP筋直径的大小对黏结强度的影响不明显;(5)当筋直径、锚固长度和混凝土强度相同时,BFRP筋混凝土的黏结强度与钢筋混凝土基本相当;(6)BFRP筋的外形对BFRP筋混凝土的黏结性能有着较大的影响。

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯破坏形态有限元分析

设计并制作了3根新型的玄武岩纤维增强塑料筋(BFRP筋)增强混凝土梁,并对其进行三分点加载试验和有限元分析。结果表明,BFRP筋混凝土梁的受弯破坏形态不同于传统的钢筋混凝土梁,其破坏截面均位于加载点附近。梁内的销栓作用对BFRP筋的受力非常不利;较大的裂缝宽度不仅会影响到BFRP筋混凝土梁的正常使用,还会影响到梁的受弯破坏形态;BFRP筋突出的表面变形特征、较低的横向抗剪强度和弹性模量等对上述破坏形态的发生有着重要影响;加载点处BFRP筋混凝土较为严重的局部黏结破坏、较大的销栓作用、应力集中效应和较大的裂缝宽度等使BFRP筋处于复杂的不利受力状态,这是造成上述破坏形态的主要原因。

玄武岩纤维增强塑料筋耐海水腐蚀性研究

海工工程中由于海水的腐蚀，混凝土中的钢筋会出现锈蚀等问题。玄武岩纤维增强塑料筋作为一种新型建筑材料，用来代替钢筋用在海工工程等腐蚀性较强的混凝土中，以此避免钢筋锈蚀带来的耐久性问题。研究了玄武岩纤维增强塑料筋耐海水腐蚀性，采用常温长期浸泡和高温浸泡加速腐蚀试验方法，得出玄武岩纤维增强塑料筋在常温下耐海水腐蚀性较强，而在高温下耐海水腐蚀性较差，其主要原因是由于组成玄武岩纤维增强塑料筋的树脂耐高温性能较差引起的。

基于竹纤维和钢丝网增强的玄武岩筋混凝土梁抗弯延性试验研究

为研究竹纤维和钢丝网对玄武岩纤维筋混凝土梁抗弯延性的影响,该研究以竹纤维长度(0 mm、30 mm、45 mm)及钢丝网布置范围(无、1/2最大弯矩点间布置、全梁段布置)为变量,对7根基于竹纤维和钢丝网增强的玄武岩纤维筋混凝土梁进行了弯曲破坏试验,对其初裂荷载、裂缝开展、极限荷载、变形情况等进行了检测.通过试验数据分析了纤维长度和钢丝网布置范围对试件抗裂、抗变形性能的影响;借助函数模型得到7根试验梁的等效屈服点,计算出了试件的延性系数.结果表明竹纤维和钢丝网的掺入使玄武岩纤维筋混凝土梁的开裂荷载提高了12%~68%,减小了裂缝分布间距及长度发展速度,同等荷载下试验梁的变形减小,延性系数增大了1.58%~31.75%.

纤维增强塑料筋在预应力混凝土结构中的应用

介绍了国外纤维增强塑料 (FRP)筋的种类和性能 ,锚固系统 ,设计基本规定及预应力损失值计算 ,受弯构件性能、承载力设计计算和改善构件延性的技术措施 ,以及FRP筋在工程中的应用情况等。

纤维增强塑料筋混凝土粘结滑移本构模型

纤维增强塑料筋与钢筋性能的差异 ,使纤维增强塑料筋混凝土的粘结性能与钢筋混凝土的粘结性能存在明显不同 ,因此 ,研究塑料筋混凝土粘结滑移本构模型 ,对推广塑料筋混凝土结构在工程中的应用具有重要的理论意义和实用价值。在总结国内外已有的纤维增强塑料筋与混凝土粘结滑移本构模型的基础上 ,提出了粘结滑移的连续曲线本构模型。该模型以粘结滑移曲线的三个关键点为基础 ,物理概念明确、光滑连续 。

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。

玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋混凝土梁斜截面受力性能

为了解决在恶劣环境下海港等工程钢筋锈蚀所引起的混凝土结构耐久性问题,研究了将玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋替代钢筋应用在混凝土结构中的技术,并以钢筋为对比,进行了16 mm的玻璃纤维增强塑料筋混凝土简支梁的三点抗弯、抗剪力学性能研究.结果表明:在裂缝开展之前,玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的变形略大于钢筋混凝土梁;裂缝开展后,玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的变形增长较快,呈现脆性破坏的特征.玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的开裂荷载只有钢筋混凝土梁的72%左右,剪压破坏荷载为钢筋混凝土梁的77%左右.

纤维增强塑料筋混凝土梁正截面抗裂性能的研究

根据纤维增强塑料筋混凝土梁正截面抗裂度的试验结果 ,建立与钢筋混凝土梁正截面抗裂度计算方法相衔接的纤维增强塑料筋混凝土梁正截面抗裂度的计算方法 ,提出的统一计算公式可供修订我国的《钢纤维混凝土设计与施工规程》以及供设计与施工参考。

纤维增强塑料筋的性能与发展

本文详细介绍了纤维增强塑料筋(Fiber Reinforced Plastic Rebar,简称FRP筋)在国内外的发展概况及其基本物理力学性能,指出了目前的纤维增强塑料筋及其混凝土构件力学性能研究中存在的问题。

温度对纤维增强塑料筋力学性能的影响

将直径8的玄武岩纤维增强塑料(BFRP)和玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋恒温30 min再冷却至室温,用钢套管固定BFRP和GFRP筋端头并对其进行拉伸力学性能试验。研究BFRP和GFRP筋受拉本构关系、拉伸弹性模量、极限抗拉强度、极限拉应变等力学性能,并拟合温度在20~120℃时BFRP和GFRP筋拉伸力学性能随温度作用后的变化规律。结果表明:随荷载增加到极限荷载65%~80%,BFRP和GFRP筋均发出清脆的声音,其表面纤维丝断裂而导致脆性破坏;随温度增加,BFRP和GFRP筋受拉本构关系呈线性变化;120℃与20℃相比,极限抗拉强度分别降低9.8%和10.6%;BFRP筋极限拉应变减少20.4%,而GFRP筋出现先减后稍增趋势;BFRP筋拉伸弹性模量提高5.4%和13.9%,而GFRP筋呈先增后减现象。

纤维增强塑料筋锚杆锚固性能的数值分析

将纤维聚合物筋锚杆与锚固体之间的粘结层简化为粘结界面,以纤维聚合物筋锚杆、锚固体的应力应变本构关系以及纤维聚合物筋锚杆与锚固体的非线形粘结滑移本构关系为基础,利用数值叠代和递推计算方法实现了纤维聚合物筋锚杆与锚固体锚固性能的计算机模拟试验,并以纤维聚合物筋与混凝土的粘结锚固问题为例进行了数值分析,得到了纤维增强塑料筋与混凝土的加载端拔出力与滑移的关系.

混凝土结构用纤维增强塑料筋的力学性能Ⅰ.实验研究

纤维增强塑料筋的较差延伸性及其脆断的破坏模式是从材料性能上阻碍其替代传统的钢筋而广泛应用于混凝土结构中的一个主要原因。本文以解决这个问题为目标 ,提出了一种简单的成型方法 :即在纤维拉挤芯材的外面按一定角度缠绕一定层数的纤维 ,制成新的FRP缠绕筋。这种FRP缠绕筋的拉伸性能呈明显的双线性 ,即应力在通过名义屈服点后 ,继续按线性规律随应变的增加而增加 ,直至应变达到极限。极限强度和应变都高于屈服点的应力和应变。

混凝土结构用纤维增强塑料筋的力学性能:Ⅱ理论分析

本文在实验研究的基础上 ,运用解析的方法对拉伸性能呈明显的双线性的新型GFRP缠绕筋的力学性能进行了理论预测 。

纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能的计算方法

在试验研究的基础上,结合纤维增强塑料筋混凝土梁的受弯破坏特点,探讨了纤维增强塑料筋混凝土梁的非线形全过程数值分析方法.通过对受压区和受拉区混凝土应力-应变关系曲线的简化,建立了纤维增强塑料筋混凝土梁弯距曲率的计算模式,提出了纤维增强塑料筋混凝土梁弯距曲率的简化计算公式以及相应的荷载挠度的计算公式.将该简化方法、非线性全过程数值分析方法与试验数据进行了比较分析,三者符合较好.