喷射BFRP/GFRP加固“T”形节点的抗震性能分析

采用已被广泛应用的ABAQUS有限元软件,建立两种复合纤维聚合物——BFRP/GFRP分别加固不同范围的四组"T"形节点模型,均采用同一低周反复荷载进行抗震效果分析.模拟分析结果表明,(1)随着喷射范围的逐渐增加,梁端承载力和极限变形不断加大,且滞回环逐渐趋于饱满,构件的耗能也在增大,有利于结构抵抗变形;(2)在相同荷载的作用下,复合纤维材料的弹性模量越高,其应力增长就越快,从而越能有效地限制混凝土开裂及其变形,在节点抗剪方面类似于增加节点整体刚度,能有效延缓构件的破坏,使得喷射材料发挥出更大更强的抗剪能力.

高温作用后GFRP/BFRP筋拉伸性能试验研究及强度折减计算

为探讨高温作用后2类纤维增强复合材料(FRP筋材)的拉伸性能退化情况,本文对高温作用后的玻璃/玄武岩纤维增强复合材料(GFRP/BFRP)筋材进行了拉伸试验,并将宏观与微观结合进行分析。试验结果表明:高温超过220℃后,筋材表面部分纤维开始脱落,整体性逐渐遭到破坏,已不再适合进行拉伸试验;经220℃以内温度作用后,2类FRP筋材抗拉强度均随作用温度升高呈阶段性下降的趋势;而弹性模量总体变化幅度很小;高温作用后,直径16 mm的GFRP筋抗拉强度下降速率比12 mm的2种FRP筋更快;结合试验结果与扫描电镜微观结构分析,可认为高温作用后2类FRP筋抗拉强度退化的主要原因是树脂和纤维界面黏结性能的退化。结合本文和已有相关试验结果,提出了20~220℃温度范围内G/BFRP筋抗拉强度的折减计算模型,并给出了关键温度节点对应的强度保留率ηt建议值。

温度老化对GFRP/BFRP筋残余弯曲性能的影响

对玻璃/玄武岩纤维增强复合材料(GFRP/BFRP)筋材在温度老化作用后的弯曲性能进行了试验研究,重点探讨了不同作用温度及恒温时间对不同直径的两类FRP筋材的弯曲性能影响特性,同时采用扫描电子显微镜(SEM)对温度老化作用后部分GFRP/BFRP筋的微观结构变化及损伤机理进行了分析。试验与分析结果表明:(1)温度老化作用后GFRP/BFRP筋材弯曲强度与最大应变随作用温度升高均呈阶段性下降的趋势,而弯曲弹性模量无明显退化,其保留率均在90%以上;(2)温度老化作用后直径较大的GFRP筋材的弯曲性能退化更为明显;且G12筋的弯曲性能保留率退化曲线均高于B12筋,说明BFRP筋的弯曲性能对温度作用更为敏感;(3)在270℃高温环境下,GFRP/BFRP筋弯曲性能随着恒温时间的延长均呈现线性下降趋势;(4)结合试验结果和SEM微观结构分析,可认为造成温度老化作用后两类FRP筋弯曲强度退化的主要原因是纤维与树脂基体间协同工作效果和纤维⁃树脂基体界面性能的显著降低。最后,结合本试验结果,给出了500℃以内温度老化作用后GFRP/BFRP筋材弯曲强度退化的计算模型以及线性插值预测方法,便于实际工程应用。

碱性环境下GFRP/BFRP水泥复合板与混凝土界面的粘结性能研究

设计了GFRP增强水泥板/混凝土、BFRP增强水泥板/混凝土两类复合试件,研究碱性环境对两类复合试件界面粘结性能的劣化影响。分别把两类复合试件在5%Na OH溶液中浸泡7 d、15 d、35 d、70 d后进行推出试验,通过对其界面剪切粘结应力、相对滑移及界面应变的测试和分析,得出了碱性环境下两类复合试件的界面粘结性能衰减规律,并对两类纤维复合试件在碱性环境中的劣化性能进行了对比分析。试验表明在碱性侵蚀15 d内,GFRP类复合试件和BFRP类复合试件的各项界面性能指标均急剧衰减,其中BFRP类复合试件的界面性能劣化程度更为严重。

加速老化环境下GFRP/BFRP复合水泥板与混凝土的界面黏结性能研究

通过对GFRP低碱度水泥复合板与混凝土、BFRP硅酸盐水泥复合板与混凝土及GFRP硅酸盐水泥复合板与混凝土3种类型的复合试件分别进行0、3、7、11 d的加速老化试验,然后再进行推出剪切试验,研究加速老化环境对这三类复合试件的界面黏结性能的影响。研究结果表明:随着加速老化龄期的增长,三类复合试件的界面黏结强度、界面最大滑移量和界面最大应变值都呈明显的下降趋势,界面黏结性能退化显著;由于GFRP耐碱性能差,GFRP低碱度水泥复合试件的界面黏结性能明显比GFRP硅酸盐水泥复合试件良好;此类复合构件在加速老化环境下依靠界面自然黏结是不可靠的,建议实际工程使用时在界面处设置更为可靠的抗剪连接件。

FRP筋混凝土梁的刚度试验研究和理论计算

该文进行了6根简支梁的单调加载试验,试验梁的增强筋分别为普通钢筋、GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)筋和BFRP(Basalt Fiber Reinforced Polymer)筋,每组2根梁。分析比较了FRP筋混凝土梁的抗弯刚度、裂缝分布形式等与普通钢筋梁的区别。对依据国内外规范给定的短期抗弯刚度计算公式计算得出的荷载-挠度曲线与试验曲线进行了比较。基于试验研究和机理分析,借助收集的国内外开展的31根FRP筋混凝土梁的试验数据,对现行GB 50608—2010中FRP筋混凝土梁的短期刚度计算公式Bs进行了修正,并对修正公式的适用性进行了校核。试验结果表明:在相近截面配筋率情况下,由于自身较低的弹性模量,FRP筋混凝土梁在开裂后的抗弯刚度要明显低于普通钢筋梁;FRP筋混凝土梁的裂缝间距要大于普通钢筋梁,裂缝显得疏而宽;现有规范大都高估了FPR筋梁的短期抗弯刚度;修正后的短期抗弯刚度计算公式具有很好的适用性,可作为后续规范修订的参考。

采用三种纤维加固钢筋混凝土板的试验研究

通过试验研究了碳纤维布、玻璃纤维布和玄武岩纤维布加固钢筋混凝土方形板的情况。并且运用有限元软件ANSYS对试验情况进行模拟,分析了试验中出现的纤维布的不同破坏结果。分析的结果表明,纤维布的纵横双向受力以及较大的应力集中是导致其提早破坏的主要原因。根据试验以及有限元分析的结果,对采用纤维布加固方形板的形式进行了改进,并取得了较好的效果。

高温后FRP筋纵向拉伸性能

通过拉伸试验研究了高温后纤维增强聚合物(FRP)筋的纵向拉伸性能.试验参数包括温度、FRP筋直径、FRP筋种类和恒温时间.结果表明:室温下和高温后FRP筋拉伸应力-应变关系曲线相似;随着温度升高,FRP筋抗拉强度和极限应变逐渐下降;在试验温度范围内,高温作用对FRP筋的拉伸弹性模量影响较小;随着玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋直径减小,高温作用后BFRP筋抗拉强度降低程度呈增加趋势;BFRP筋直径对弹性模量和极限应变的影响没有明显规律;高温作用对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋的影响大于BFRP筋;270℃时FRP筋在0.5h前已完成大部分玻化、热分解反应.建议了300℃以内高温后FRP筋抗拉强度折减系数应取的值,当温度高于300℃时,BFRP筋和GFRP筋均不应使用.

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。

FRP布加固RC梁弯曲疲劳性能研究现状与建议

FRP作为一种新兴材料,其在实际结构疲劳加固中的应用随着价格的降低而飞速发展。主要介绍了国内外关于不同FRP布加固钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能的试验研究与理论分析,结合课题组进行的玄武岩纤维布(BFRP)加固RC梁试验情况,为今后FRP布加固RC梁弯曲疲劳性能的研究方向提出几点建议,有利于该学科的发展。

纤维筋与高强纤维混凝土的粘结性能

为了对比BFRP和GFRP筋与高强玄武岩纤维混凝土的粘结强度,选用直径14的FRP筋埋入玄武岩纤维混凝土的立方体试块中进行拉拔试验,通过改变FRP筋锚固长度以及纤维掺量,研究高强玄武岩纤维混凝土与FRP筋的粘结性能。

加固工程中常用FRP材料性能比较及研究现状

介绍了应用于工程加固的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维四种材料的主要性能以及它们各自的优缺点,详细论述了碳纤维之外其他三种材料在我国加固领域的研究和应用情况,以期能让更多的工程技术人员了解这些材料,使之在加固领域得到更为广泛的应用。

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。

纤维筋与玄武岩纤维混凝土粘结性能

为了对比BFRP和GFRP筋与玄武岩纤维混凝土的粘结强度,选用直径14的FRP筋埋入玄武岩纤维混凝土的立方体试块中进行拉拔试验,通过改变FRP筋锚固长度以及纤维掺量,研究玄武岩纤维混凝土与FRP筋的粘结性能。

四种纤维复合加固材料性能对比分析

介绍了纤维增强复合材料的定义、优点及分类,对几种不同种类的纤维复合加固材料进行了简要分析,从物理化学指标方面进行了论述,得到了玄武岩纤维材料的优缺点,并提出了相关建议,有利于纤维复合材料的研究与推广应用。

模拟混凝土碱性环境下FRP筋的耐久性

通过碱溶液模拟混凝土内部孔隙水的碱性环境,研究了碱性环境对玻璃纤维增强塑料筋(GFRP筋)和玄武岩纤维增强塑料筋(BFRP筋)的拉伸强度、拉伸弹性模量以及剪切强度、破坏形态等的影响。结果表明:碱溶液作用降低了GFRP筋的拉伸强度和剪切强度,降低程度与时间有关;GFRP筋在碱溶液中发生了后固化反应,GFRP筋的力学性能变化是碱溶液作用和后期固化程度综合影响的结果。碱溶液作用降低了BFRP筋的拉伸强度、拉伸弹性模量和剪切强度,随着碱溶液作用时间的增加,拉伸强度与拉伸弹性模量降低程度有增加的趋势。玻璃纤维和玄武岩纤维中的Si-O键在水分子和碱溶液OH-作用下断裂,树脂基体中的酯键在碱溶液中水解以及纤维和树脂之间的粘结界面性能的退化是GFRP筋和BFRP筋力学性能退化的主要原因。BFRP筋的耐碱性比GFRP筋差,文章给出了机理分析并对提高FRP筋的耐碱性提出了相关建议。