碳纤维聚合物筋约束钢纤维混凝土柱双轴弯曲性能研究

为研究碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)加固对钢筋混凝土柱力学行为的影响,开展了双轴弯曲载荷下CFRP约束素混凝土柱和钢纤维混凝土细长柱压弯性能试验,探究钢纤维掺量、CFRP层数以及载荷偏心距对柱试件抗弯特性的影响。试验结果表明,与参照组(无CFRP)相比,CFRP的环箍作用显著提高了钢筋混凝土柱强度、延性以及抗变形能力。同时,还提出了一种在轴向载荷和双向弯曲作用下适合CFRP约束钢筋混凝土细长柱的数值计算方法,该方法引入了约束混凝土的双折线本构模型以及钢筋、CFRP的应力应变模型,对CFRP约束钢筋混凝土柱结构性能进行预测,计算结果与实测值均吻合较好。

玻璃纤维增强聚合物混凝土的抗压强度

采用玻璃纤维来增强聚合物混凝土(PC),并通过一组正交试验测定了不同配比玻璃纤维增强聚合物混凝土(GFRPC)试样的抗压强度,分析了各试验因素对材料抗压强度的影响规律。结果表明:玻璃纤维长度和玻璃纤维用量对材料的抗压强度影响较大,随它们的增加抗压强度先增加后减小;环氧树脂用量、增韧剂用量和骨料级配的影响相对较小,采用第三组骨料级配时GFR-PC获得最好的抗压强度,环氧树脂用量的增加使材料的抗压强度增加,增韧剂用量的增加使抗压强度先下降后升高。

玻璃纤维增强聚合物混凝土阻尼比的试验研究

将玻璃纤维应用到聚合物混凝土中,并设计了一组正交试验来测定不同配比玻璃纤维增强聚合物混凝土的阻尼比。通过对正交试验结果的分析,得出了各因素对阻尼比的影响规律,并从材料的结构机理方面对这些规律做出了解释。

玻璃纤维聚合物加固混凝土柱抗震性能研究

为了研究外粘玻璃纤维布加固震损柱的抗震性能,共有11根柱进行了低周反复荷载试验,其中3根在原始状态下进行试验以确定其破坏模式,另8根柱预裂后粘贴玻璃纤维布进行修补加固后进行试验.试验结果表明,未加固柱的强度和延性都比较低,加固后柱的强度、变形能力以及耗能能力均明显改善.在试验研究的基础上,本文作者提出了加固柱目标抗震延性系数的计算方法,试验结果和计算结果基本吻合.

玻璃纤维聚合物加固混凝土柱的抗弯性能研究

对采用外粘玻璃纤维布加固震损柱的抗弯性能和抗震效果进行了专门研究。共有 11根柱进行了低周反复荷载试验 ,其中 3根在原始状态下进行试验以确定其破坏模式 ,另 8根柱预裂后粘贴玻璃纤维布进行修补加固后进行试验。试验结果表明 ,未加固柱的强度和延性都比较低 ,加固后柱的抗弯能力显著提高 ,变形性能明显改善。在试验研究的基础上 ,作者提出了加固柱抗弯承载力的计算方法 。

温度对玻璃纤维增强聚合物筋与混凝土黏结性能影响试验研究

为研究不同温度及不同升温(单调升温和循环升温)、降温方式(单调升温-自然冷却和单调升温-快速冷却)对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋与混凝土之间黏结性能的影响,选取2种黏结长度共90个GFRP筋-混凝土立方体试件在温度为20~220℃范围进行拉拔试验,并在同样温度条件下对54个混凝土立方体试件(单调升温、单调升温-自然冷却)进行抗压、抗拉强度测试。结果表明,2种升温方式下,GFRP筋与混凝土随温度升高黏结性能退化严重,温度低于120℃时,单调升温对黏结强度退化影响超过循环升温;温度超过120℃时,升温方式对黏结性能衰减程度影响减小;2种降温方式下,单调升温-快速冷却随温度升高黏结性能退化明显,单调升温-自然冷却影响轻微。

玻璃纤维聚合物约束混凝土柱轴压比限值研究

对采用外粘玻璃纤维布加固震损柱进行低周反复荷载试验 ,研究其力学性能。试验结果表明 :无论轴压比的高低 ,加固后柱的承载力和位移延性都有了不同程度的提高和改善 ,高轴压比柱的效果更加明显 ,加固前为小偏压破坏的柱 ,加固后变成了大偏压破坏 ,变形性能和耗能能力显著提高。基于试验结果和约束混凝土的计算分析理论 ,导出了玻璃纤维聚合物加固柱的轴压比限值。计算结果和试验结果均表明 ,加固后柱的轴压比限值可予以适当放宽。

玻璃纤维聚合物加固砼偏心受压柱力学性能研究

现有的外贴纤维布加固柱的试验研究和理论分析大都针对轴心受压柱,对采用这种方法加固混凝土偏心受压柱的试验研究和理论分析都很少。但实际工程中的柱大多是偏心受压柱,需要对其采用外贴纤维布加固后的力学性能进行进一步的研究。考虑了偏心率、加固量、粘贴形式以及加载历史等因素的影响,对外粘单向连续玻璃纤维布加固后的10根足尺钢筋混凝土矩形柱进行了试验研究。在此基础上,提出了相应的分析方法和计算公式,试验结果与计算值基本吻合。

纤维增强聚合物约束混凝土组合构件

介绍了纤维增强聚合物混凝土组合材料的发展状况及工作机理 ,指出FRP混凝土构成的组合构件既发挥了FRP和混凝土各自的优势 ,又能通过该 2组分的协同作用满足结构工程对强度、刚度、耐久性、延性、耐腐蚀性及综合造价的要求 .基本力学性能计算表明 ,FRP管混凝土的抗压强度和延性成倍提高 ,受拉时开裂延缓 ,经过合理设计的组合梁、柱等构件具有极佳的抗震性能 .

钢纤维增强聚合物缠绕混凝土墩柱的力学性能

为了确定钢纤维布缠绕混凝土柱的加固效果,以钢纤维增强聚合物(SFRP)材料和碳纤维增强聚合物(CFRP)材料分别缠绕的混凝土柱试件为研究对象,利用万能试验机测试其轴向抗压强度、峰值应变与位移延性系数,研究钢纤维布缠绕混凝土柱的力学性能。结果表明:钢纤维布加固效果显著优于碳纤维布,钢纤维布加固素混凝土柱与钢筋混凝土柱可使其抗压强度分别提高89%与44.7%,钢纤维布加固素混凝土柱与钢筋混凝土柱的峰值应变分别提高262%与157%,钢纤维布加固钢筋混凝土柱的位移延性系数提高152%。

玻璃纤维增强聚合物筋增强混凝土柱的轴压承载力评估

玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋对混凝土柱承载力的影响十分关键,为深入评估GFRP筋设计应用于增强混凝土柱的承载力性能,利用随机森林(RF)、人工神经网络(ANN)、AdaBoost和XGBoost算法,分别建立了各自的GFRP筋增强混凝土柱承载力模型。建立了GFRP筋增强混凝土柱的试验数据库,对已有的GFRP筋增强混凝土柱承载力理论公式进行了初步评估,并进一步对比分析GFRP筋增强混凝土柱承载力的RF模型、ANN模型、AdaBoost模型和XGBoost模型的预测精度。结果表明:已有的GFRP筋增强混凝土柱承载力理论公式的判定系数(0.70左右)均小于RF模型(0.82)、AdaBoost模型(0.80)和XGBoost模型(0.80)的制定系数,且平均绝对误差和均方根误差基本都大于RF模型、ANN模型、AdaBoost模型和XGBoost模型的相应值,表明现有理论公式的准确性低于RF模型、ANN模型、AdaBoost模型和XGBoost模型准确性。与ANN模型相比,RF模型、AdaBoost模型和XGBoost模型均可较为准确地评估GFRP筋增强混凝土柱的实际承载力性能(尤其是RF模型)。研究可为GFRP筋设计应用于增强混凝土结构时的承载力设计和分析提供参考。

CFRP-UHPC加固混凝土柱的轴压性能有限元分析

为了进一步研究加固混凝土柱的轴压性能,利用ABAQUS有限元分析软件对碳纤维(CFRP)、超高性能混凝土(UHPC)和普通混凝土构件进行了静态模拟,着重探讨了UHPC加固和CFRP加固对混凝土柱轴向抗压性能的影响。模拟结果显示,UHPC与CFRP加固的混凝土柱相较于未加固柱在承载力上显著提升,尤其是采用CFRP包裹加固方式,其承载能力相比仅用UHPC加固提高19.9%。研究为超高性能混凝土柱的有效加固提供理论依据。

冻融环境下GFRP管混凝土柱轴压性能试验研究

通过对21个玻璃纤维增强聚合物(GFRP)管混凝土柱和21个素混凝土柱分别在水溶液和质量分数为3.5%的氯化钠(NaCl)溶液中进行冻融循环试验及轴压试验,且对冻融后的GFRP管混凝土柱进行了超声波检测,研究冻融环境下不同冻融介质和冻融循环次数对GFRP管混凝土柱轴压性能的影响。结果表明,冻融介质相同的情况下,随着冻融循环次数的增加,质量损失率增大,相对动弹性模量降低,GFRP管混凝土柱内异常点增多,承载力下降,极限应变下降;冻融次数相同的情况下,经盐冻作用的GFRP管混凝土柱轴压极限承载力降低更为明显。GFRP管混凝土柱盐冻循环150次后极限承载力下降了29.45%,下降量是相同条件下水冻结果的2.19倍。盐冻循环后的GFRP管混凝土柱极限应变小于相同条件下的水冻循环极限应变。

碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维加固——钢筋混凝土梁的性能比较

概述目前,桥梁承受的实际荷载远远超过设计荷载,再加上设计和施工方面的误差和错误以及周围环境的侵蚀,很多桥梁亟待进行维修加固。桥梁加固的方法很多。但最实用的方法是在结构的受拉面粘贴某种加固材料。用纤维增强聚合物（FRP）作为加固材料,已得到普遍认可。它具有强度高、质量轻、不易锈蚀等优点。

CFRP约束圆中空夹层钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

对圆中空夹层钢管混凝土(CFDST)短柱和CFRP约束CFDST(CFRP-CFDST)短柱进行了轴压试验,研究混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响,得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载—位移曲线及荷载—应变曲线。试验结果表明:与CFDST试件相比,CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高,且贴布层数越多,钢管混凝土短柱的极限承载力越高。给出了避免内钢管先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算式,并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算式,该计算式计算结果与试验结果吻合较好。

碳纤维布部分包裹圆钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究碳纤维增强聚合物(CFRP)部分包裹的圆钢管混凝土短柱轴压性能和破坏机理,本文进行了8根组合短柱的轴压试验,探讨了钢管强度、CFRP布包裹层数、CFRP布包裹间距等参数对试件轴压性能的影响。通过对破坏模式、轴压荷载(N)-轴向变形(δ)曲线、钢管和CFRP应变响应等试验结果的分析,揭示了CFRP部分包裹圆钢管混凝土轴压短柱的受力机理,提出了组合短柱的轴压承载力计算公式,研究结果将为CFRP在实际工程中的应用提供科学依据。

玻璃纤维增强聚合物复合材料约束壁式钢管混凝土短柱轴压性能试验

为研究玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)约束壁式钢管混凝土矩形短柱的轴压力学性能,对1组无GFRP约束试件和2组GFRP约束试件进行静力轴压试验;根据试验结果提出壁式柱的强弱约束模型,并基于双剪统一强度理论建立GFRP约束壁式钢管混凝土柱的轴压承载力计算公式;最后建立有限元模型,将计算结果与试验对比,并进行参数化分析,研究钢材屈服强度和混凝土强度对新型壁式钢管混凝土柱轴压性能的影响。结果表明:壁式钢管混凝土柱最终因柱中混凝土压碎、钢管屈曲、试件变形过大而失效;钢材在试件第二线性段起点处开始屈服,钢材强度得到充分发挥,GFRP能有效提高构件峰值承载力,但延性有所下降;理论公式计算结果与试验值吻合较好;混凝土强度及钢材屈服强度均能有效提高承载能力,且钢材屈服强度对承载力的影响明显大于混凝土强度的影响。

BFRP模壳不排水加固RC墩柱恢复力模型

为研究玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)模壳不排水加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)墩柱抗震恢复力模型,在拟静力试验基础上,采用OpenSees有限元软件对模壳加固墩柱进行数值分析,主要研究参数为填充层混凝土强度、模壳厚度、加固高度、轴压比。研究表明:填充层混凝土强度等级越高,墩柱抗震性能有所增强,但C40以上的填充层混凝土强度等级墩柱的抗震性能较为接近;模壳加固厚度较大墩柱的抗震性能优于厚度较小墩柱;当模壳加固高度较高时,墩柱的抗震性能较好,当加固高度大于2~3倍原墩柱塑性铰高度时,抗震性能提升效果趋于稳定;轴压比越大,墩柱的刚度退化较快,不利延性发展。后通过数据回归分析,建立了BFRP模壳加固RC墩柱恢复力模型,对比可知,恢复力模型与试验曲线拟合较好,能有效反映加固墩柱的滞回性能,可为此类结构的抗震性能分析提供参考。