预应力FRP筋锚具的研究与发展

通过查阅国内外的文献,介绍预应力FRP筋锚固技术的研究现状,主要涉及预应力FRP筋的锚固系统要求和锚具研究成果,并对预应力FRP筋锚具在国内的研究和应用提出了建议。

FRP筋混凝土梁抗剪性能的研究进展

与普通钢筋相比,FRP筋具有抗拉强度高、抗腐蚀性能优良、重量轻、弹模低等优点,较适用于特殊环境下的混凝土结构。但是FRP筋的横向强度很低,因此,关于FRP筋混凝土结构的抗剪性能是国内外工程领域非常关注的一个问题。本文分别介绍了国内外关于非预应力和预应力FRP筋混凝土结构抗剪性能研究的主要成果,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。

预应力FRP筋混凝土梁的抗震性能试验研究

进行了8根混凝土梁在低周反复荷载下的拟静力试验,对其受力过程、破坏特征、滞回特性、骨架曲线、延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行分析比较,研究不同预应力筋种类和预应力度(PPR)对预应力梁抗震性能的影响。考虑材料的非线性,对试验梁进行有限元计算分析。有限元计算和试验结果表明,预应力度是影响预应力梁抗震性能的主要因素,抗震性能随着预应力度的增加而逐渐降低;在同等预应力度的条件下,无粘结预应力FRP筋混凝土梁的耗能能力最好;采用有粘结和无粘结预应力相结合后,试验梁的延性指标有所提高,延性比有粘结和无粘结预应力梁分别提高12%和26%,滞回曲线变得更加丰满,对结构抗震性能有利;有限元计算结果与试验结果较为吻合。

预应力FRP筋混凝土梁在低周反复荷载下的恢复力模型

作为一种新型建筑材料,FRP具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,非常适合作为预应力筋材料.通过4根预应力FRP筋混凝土梁在低周反复荷载下的试验研究,根据预应力FRP筋混凝土梁在低周反复荷载下滞回曲线的特点,提出了适合于预应力FRP筋混凝土梁的弯矩-曲率恢复力模型,并与试验结果进行了比较,计算模型与试验结果吻合良好。

FRP筋与混凝土粘结滑移性能的试验研究

通过对埋入混凝土一定深度的螺纹FRP筋的对称拉拔试验,研究了FRP筋与混凝土间界面的粘结滑移及界面应力传递机理,分析了自FRP筋加载端至自由端界面粘结滑移的发展、传递过程,探讨了FRP筋沿埋入深度方向的界面剪应力变化及界面粘结滑移的破坏特征。本文研究结果表明,FRP筋与混凝土界面剪应力及FRP筋滑移自FRP筋加载端至自由端逐步传递,滑移量逐渐减小;FRP筋混凝土与钢筋混凝土滑移破坏有着本质的区别,钢筋混凝土产生滑移时主要是混凝土撕裂和压碎,而FRP筋混凝土滑移破坏是以筋肋削弱或剪切破坏为主要特征。

四种预应力FRP筋材锚固体系的试验研究

开发出安全、经济、实用的锚固体系是应用预应力FRP结构的前提条件。通过对我国现有张拉设备的套筒灌胶式、粘砂夹片式、带胶挤压式及带粘结护套的夹片式等四种FRP筋材锚固体系的试验研究,结果表明:粘结套筒长度大于200 mm时,套筒灌胶式锚固体系即可取得理想的锚固效果;粘砂夹片式和挤压式FRP筋材锚固体系的锚固性能不够稳定;带粘结护套的夹片式FRP筋锚固体系对表面经过处理的FRP筋材可取得较好的锚固效果。

预应力FRP筋混凝土梁的非线性有限元分析

FRP作为一种新型高性能的结构材料,具有轻质、高强和抗腐蚀等特点,在土木工程中是一种具有发展前景的新型预应力筋用材。本文详细介绍了有限元软件ANSYS对预应力FRP筋混凝土梁的建模过程,并且将分析结果与体内有粘结和体内无粘结预应力FRP筋混凝土试验梁的试验结果进行了比较,验证了模型的可靠性。

FRP筋混凝土粘结滑移模型的研究和试验分析

本文详细介绍了国内外关于FRP筋与混凝土粘结滑移本构关系模型的研究成果和现状,探讨了各模型的曲线特征,通过表面变形CFRP筋混凝土的拔出试验得到了较为理想的连续的粘结-滑移关系曲线,并将试验所得的曲线与国内外现有的几种模型曲线在各个阶段的吻合情况进行了对比分析。

FRP筋混凝土结构在港口工程中应用典型工程实例

纤维增强塑料筋(FRP)与传统钢筋相比主要有抗拉强度高、耐腐蚀、轻质等优点,适用于在海港工程中降低因采用各类防腐蚀措施而增加的工程造价和日后维护成本。本文通过在某出运码头中使用FRP筋增强混凝土构件的典型工程案例,对FRP筋混凝土结构受力性能、施工注意事项以及使用过程中存在的问题等做了详细的技术说明,为在港口工程中使用FRP筋混凝土结构提供了良好的工程实例。

FRP筋混凝土结构的现状与发展

由钢筋腐蚀导致混凝土结构破坏的现象普遍,国内外专家学者一直在寻找解决这一问题的方法。最近人们发现,利用轻质、高强度、耐腐蚀的纤维增强聚合物(FRP)材料取代钢筋是解决这一问题的根本性方法。本文总结了最近国内外关于FRP材料的最新研究成果,对FRP材料未来的发展做出了展望。

纤维增强塑料(FRP)筋混凝土结构在港口工程中的应用

为解决海港工程中钢筋混凝土结构钢筋锈蚀问题,采用纤维增强塑料(FRP)筋代替传统钢筋,结合国内外相关规范,提出了港口工程中适用的FRP筋增强混凝土构件的设计计算方法,并对不同的设计控制指标进行了足尺寸构件力学性能试验验证,同时在某出运码头部分节段全部采用纤维增强塑料(FRP)替代钢筋工程试验,为解决港口工程耐久性问题提供了良好的工程实例。

FRP筋增强混凝土压弯构件最小配筋率的讨论

分析了FRP筋混凝土压弯构件发生受拉破坏时混凝土的等效应力图,依据钢筋混凝土结构最小配筋率的定义,给出了FRP筋混凝土压弯构件的最小配筋率。通过对拉、压破坏的界限状态的分析,给出了FRP筋混凝土压弯构件的界限配筋率,并对其影响参数进行了分析。建议设计中用界限配筋率作为CFRP筋混凝土压弯构件配筋率的限制。

FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究进展

FRP筋预应力混凝土结构已成为国内外工程领域研究的重点,文章分别介绍了国内外体内有粘结、体内无粘结和体外无粘结FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究的主要成果,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。

FRP筋应力松弛试样端部锚夹方法研究

将FRP筋作为预应力筋使用,必须了解其应力松弛特性。要测定FRP筋的应力松弛特性,关键是要找到一种有效的试样端部锚固方法。FRP筋一般的锚具系统应用于松弛特性测试时存在这样或那样的缺陷,为此本文提出了一种创新的测试FRP筋应力松弛特性的试样端部加强锚固的方法,实现了松弛试验时端部近似为零的滑移,保证了试验段应变的恒定,从而可准确测定FRP筋的应力松弛性能。

FRP筋混凝土简支深梁力学性能试验研究

为解决海港工程中钢筋混凝土结构钢筋锈蚀问题,采用纤维增强塑料筋(FRP)代替传统钢筋,开展了不同配筋情况下FRP筋增强混凝土深梁的力学性能试验,对FRP深梁在荷载作用下的截面特性、裂缝宽度、极限承载力和破坏形式等力学特性进行深入研究,为进一步在工程中开展应用提供了试验参考。

有粘结预应力FRP筋混凝土梁有限元分析

介绍了利用有限元软件ANSYS对预应力FRP筋混凝土梁的建模方法。详细讨论了有关参数对预应力FRP筋混凝土梁非线性分析的影响,并且将分析结果与体内有粘结预应力FRP筋混凝土梁的试验结果进行了比较。研究结果表明可以利用有限元软件ANSYS对预应力FRP筋混凝土梁进行非线性分析。

一种基于Fourier-Bessel级数求解FRP筋粘结锚固径向反应的解析方法

根据FRP筋表面沿纵向呈周期的特性,提出了一种基于Fourier-Bessel级数求解FRP筋粘结锚固径向反应的实用解析方法。从轴对称问题的基本方程出发,利用标准化Fourier-Bessel级数三角函数等式,推导了修正贝塞尔方程,得到了各向同性材料和横观各向同性材料的解析解,最后针对FRP筋粘结式锚具的边界条件,得到了钢套筒约束的粘结介质以及FRP筋在径向应力作用下的位移和应力计算公式。解析解与有限元解基本一致,验证了基于Fourier-Bessel级数求解FRP筋粘结锚固的径向反应是一种可靠的、实用的解析方法。计算表明,在径向应力作用下,对于钢套筒约束的粘结介质和CFRP筋,轴向位移在粘结界面的径向应力中心位置处最大;钢套筒外壁的径向位移仅为粘结界面处的径向位移1/8;CFRP筋的径向位移在中心轴为零,并向筋材表面线性增加。

FRP筋混凝土界面疲劳黏结性能试验研究

针对FRP(Fiber Reinforced Polymer/Plastics)筋混凝土界面黏结性能的疲劳寿命问题,开展了CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastics)筋材与活性粉末混凝土RPC(Reactive Power Concrete)之间的疲劳黏结性能试验研究。试验详细研究了锚固长度、循环次数、应力水平以及应力幅值等参数对疲劳锚固性能的影响。结果表明,在疲劳荷载的作用下,组装件之间的黏结性能将随循环荷载次数的增加更加趋于稳定;在相同荷载等级下,锚固长度越大,CFRP筋相对于RPC的滑移量越小;在相同荷载等级下,应力幅值越大,CFRP筋相对于RPC的滑移量越大;200万次循环荷载后的CFRP筋抗拉刚度总体上略微降低,但对CFRP筋使用性能影响很小;疲劳后组装件极限承载力有所提高,疲劳荷载使CFRP筋与RPC的黏结处于更加稳定状态。总之,CFRP筋在超高性能混凝土RPC中具有极其优良的疲劳黏结锚固性能。

体外预应力FRP筋混凝土梁承载力计算

纤维增强塑料(FRP)作为一种新型高性能的结构材料,具有轻质、高强和抗腐蚀等特点,在土木工程中是一种具有发展前景的新型预应力筋用材。采用应变折减的方法推导了体外预应力FRP筋混凝土梁承载力的计算方法,并将计算结果与试验数据进行了对比。研究结果表明本文推导的计算方法可以作为体外预应力FRP筋混凝土梁承载力的计算公式。

单根FRP筋粘结型锚具的设计与试验研究

单根FRP筋粘结型锚具组件存在两类典型的破坏形式:FRP筋在自由长度内破坏和FRP筋从锚具中被拔出。第2种破坏形式是不允许发生的,它不能很好地反映出FRP筋的材料特性。在对传统的单根FRP筋粘结型锚具进行研究的基础上,设计出一种制造简单、锚固性能好的单筋锚具,并对6组树脂封装的单根CFRP筋组装件进行单向拉伸试验,研究张拉过程中CFRP筋材的应力——应变行为,得出其极限应力、弹性模量等。试验表明,设计的单筋FRP筋锚具进行组装件的单向拉伸试验可以得到FRP筋的力学性能,试件破坏状态良好。所作工作为各种FRP筋材的材性试验以及应用提供参考。