纤维增强复合材料(FRP)配筋混凝土结构研究综述

新型建材纤维增强复合材料(FRP)具有高抗拉强度、低密度和耐腐蚀性能优良等特性,是一种具有巨大潜力的工程材料。如今,传统的钢筋混凝土结构面临钢筋易锈蚀的问题,给社会造成了较大的经济损失,维护和修复成本高昂。通过在特定环境中将钢筋替换为FRP筋,不仅能够有效解决钢筋混凝土结构的耐久性问题,而且能够进一步优化其工作性能,延长使用寿命,降低维护成本。首先简述了FRP筋混凝土结构的国内外研究进展,随后对FRP筋、FRP筋混凝土及预应力FRP筋混凝土结构的特性进行了阐述,最后对FRP筋混凝土结构的重要发展问题进行了总结,并对其未来的发展前景进行了展望。

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。

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.

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。

浅析纤维增强塑料筋在土木工程中的运用

在当今土木工程中,传统材料如钢材等虽被广泛应用,但是其质量大、易腐蚀等问题日益凸显。纤维增强塑料筋作为一种崭露头角的新型高性能材料,凭借其高强度、轻质以及出色的耐腐蚀性等特点,越来越受到工程界的关注。深入探讨纤维增强塑料筋在土木工程中的多元化运用。

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。

纤维增强复合材料(FRP)筋在土木工程中的应用

纤维增强复合材料(FRP)筋材在土木工程中已经有了较多的应用,本文详细分析了FRP筋材在土木工程中的各个方面的应用,指出了FRP筋材与钢材相比存在的优点以及不足,提出了FRP筋材以后的发展方向。

FRP筋混凝土短梁抗剪性能试验研究及承载力计算

为分析梁高、剪跨比、腹筋率等参数对纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土短梁抗剪承载力的定量影响,并验证前期基于拉杆拱模型提出的抗剪承载力计算方法的科学合理性,对11根玄武岩FRP筋混凝土短梁开展了剪切破坏试验,试验梁最大梁高为1.2 m.试验结果表明,梁高、剪跨比、水平腹筋率、竖向腹筋率均对FRP筋混凝土短梁的抗剪承载力有显著影响.当梁高由300 mm增大到1200 mm,试验梁的无量纲极限抗剪强度下降46.7%.当水平腹筋率由0增大至1.0%,试验梁的无量纲极限抗剪强度提高40.5%.基于拉杆拱模型提出的抗剪承载力计算式可以合理反映梁高、剪跨比、水平腹筋率等因素的影响规律,计算结果与本试验结果及搜集试验数据均吻合良好.

极地低温下CFRP筋与混凝土黏结性能数值分析

为进一步了解极地低温下碳纤维增强复合材料(CFRP)筋与混凝土的黏结性能,在现有试验的基础上,采用ABAQUS软件建立考虑CFRP筋表面特征的数值模型,分析64种工况,研究低温下CFRP筋直径、肋高、肋宽与混凝土保护层厚度等参数对黏结性能的影响。结果表明:考虑CFRP筋表面特征的数值模型可以较好地表征CFRP筋与混凝土之间的应力传递,能够反映低温下CFRP筋与混凝土的损伤情况与黏结破坏机制;低温可显著提高CFRP筋-混凝土的黏结强度;在低温下,随着CFRP筋直径的增加,CFRP筋与混凝土的黏结强度降低,同时弱化了低温对黏结强度的增强效应;随着CFRP筋肋高的增加,CFRP筋-混凝土的低温黏结强度呈现先提高后降低的趋势,肋高为筋材直径8%时黏结强度达到最大值;CFRP筋肋宽的变化主要影响黏结滑移曲线的形状;相比常温试件,在低温下试件发生拔出破坏时的混凝土保护层厚度更大。

纤维增强聚合物(FRP)筋性能研究现状

针对纤维增强聚合物(FRP)筋性能进行了研究。

纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土受弯构件性能研究现状

FRP(Fiber Reinforcement Polymer)筋材是由多股连续纤维通过基底树脂材料浸渍后,再经过特制的模具挤压和拉拔成型的。目前用于土木工程结构中的FRP筋材主要有三种:玻璃纤维增强聚合物筋(GFRP筋)、碳纤维增强聚合物筋(CFRP筋)、芳纶纤维增强聚合物筋(AFRP筋)。

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。

FRP筋及其增强砼的耐久性与寿命预测

讨论了一种新型纤维增强聚合物筋(FRP筋)的制备方法、性能特点、耐久性影响因素及性能劣化机理,分析研究了当前国外FRP筋及其增强砼的耐久性试验、耐久性设计及寿命预测方法,提出了目前FRP筋及其增强砼耐久性及寿命预测研究中存在的问题和改进的研究方法及思路,为我国开展FRP筋增强砼的耐久性研究和建立相应的寿命预测模型提供参考.

纤维塑料筋(FRP筋)在混凝土结构中的应用

为解决钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的问题,国内外普遍开展了纤维塑料筋(FRP筋)来代替普通钢筋的应用研究。FRP筋具有耐腐蚀、抗拉强度高、电磁绝缘性好及弹性模量低等特点,国外早已大力开展了对FRP材料的力学特性、加工工艺和结构性能研究,并将其用于钢筋混凝土结构,且在试验研究和工程应用等方面均取得了丰硕的成果。本文在对目前研究成果进行分析的基础上,主要介绍了国内外有关FRP筋的最新研究进展。

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。

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。

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。

纤维增强混凝土对角斜筋小跨高比连梁抗震性能试验研究及受剪承载力分析

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,考虑连梁跨高比和对角斜筋配筋率的影响,在课题组前期试验的基础上,在对角斜筋上增设拉筋,制作3个纤维增强混凝土(FRC)对角斜筋小跨高比连梁试件,对其进行拟静力试验,分析连梁的破坏形态、滞回耗能、刚度退化以及延性等抗震性能。基于试验结果及小跨高比连梁的受剪机理,建立连梁受剪承载力计算公式。结果表明,在小跨高比连梁对角斜筋上增设拉筋之后,跨高比为1.25和1.5的连梁,由原来的剪切破坏变为弯曲剪切破坏,并提高了连梁的延性、抗损伤能力和耗能能力;提出的连梁受剪承载力计算公式的计算值与试验值吻合较好。