FRP型材-超高性能混凝土组合梁界面性能数值模拟

为了研究FRP型材-超高性能混凝土组合梁界面应力在荷载作用下的分布规律,通过ABAQUS对FRP型材-超高性能混凝土组合梁进行了数值模拟,选取适当的单元类型,材料属性和网格划分,并基于塑性损伤模型,研究了组合梁在弹性阶段界面应力沿Y、Z、YZ方向的分布规律。结果表明:混凝土塑性损伤模型能够较为准确的模拟FRP型材-超高性能混凝土组合梁的静载试验;且对于FRP型材-超高性能混凝土组合梁界面的应力分布进行了分析,发现界面黏结树脂的抗剪强度是组合界面承载力的控制条件,界面最大剪应力为抗剪强度的80.5%。

FRP型材-混凝土组合梁抗弯刚度计算方法

FRP型材-混凝土组合梁的变形受FRP型材的特性、组合梁截面粘结滑移的直接影响,须考虑:材料各向异性和纤维铺层方式对FRP型材自身刚度的影响、材料各向异性及FRP薄壁性引起的剪切变形对组合梁刚度的影响,及界面的滑移效应和掀起效应对组合梁刚度的影响.依据经典层合板理论、铁木辛柯梁的修正理论,以及组合梁抗弯刚度折减系数法的思路,综合分析各影响因素,提出了FRP型材-混凝土组合梁抗弯刚度计算方法.

基于单层纤维失效准则的FRP型材-混凝土组合梁极限承载力计算与试验

为研究FRP型材-混凝土组合的梁失效模式与承载能力,提出了一种基于单层纤维失效准则的组合梁极限承载力计算方法.首先,分析了FRP材料特性、铺设方式、界面连接等对组合梁结构性能的影响,揭示了FRP型材-混凝土组合梁失效模式多样性的规律.然后,基于FRP型材失效和混凝土桥面板失效,将各类破坏模式归纳为2类.最后,采用细观力学方法,建立了各单层纤维所承受的应力计算公式.针对3片FRP型材-混凝土组合梁,进行了单调荷载作用下的破坏性试验.试验结果表明,承载能力计算结果与试验结果吻合较好.所提方法可较为准确地判定组合梁失效模式,简化了FRP型材-混凝土组合梁的计算复杂度,适用于由FRP纤维破坏引起的结构失效.

高抗剪强度FRP型材组合梁成型工艺及试验研究

纤维单向布置导致FRP拉挤型材抗剪强度极低、易在腹板发生纵向剪切破坏,为有效克服这一缺点,提出一种针对FRP拉挤型材的二次成型工艺。该工艺以FRP拉挤型材、FRP纤维布和树脂为原料;在两个FRP拉挤型材腹板间手糊中间夹层,施加法向螺栓预紧力以保证各部分共同工作。为检验二次成型FRP拉挤型材构件及FRP-混凝土组合梁的力学性能,文中共测试20个直剪试件、2根短梁和4根FRP-混凝土组合梁,试验结果表明二次成型FRP腹板剪切强度较原FRP拉挤型材提高28%,极限剪应变达到原FRP拉挤型材的2.8倍,剪力达到峰值后只下降约20%。基于层合板理论和最大剪应变失效准则,推导出适用于此工艺的剪切刚度和剪切强度计算方法,计算结果和试验值吻合良好。利用适合于FRP的强度储备指标对二次成型FRP剪切破坏的强度储备进行计算,给出设计建议。

FRP型材的静力试验设计

就FRP型材材性的特殊性，分析并设计了各种型材的轴向拉伸试验和弯曲试验，使FRP型材材性试验在普通实验条件下得以较为精确的实现。

FRP型材拼装箱梁的受力性能研究

FRP型材拼装箱梁是由FRP拉挤型材空心板通过三向连接件、骨状挂钩等销接构件拼装而成的箱梁,具有重量轻、耐腐蚀性能好、施工速度快等突出优点,适用于小跨径公路桥及人行桥。本文采用层合材料壳体单元建立了FRP型材拼装箱梁的有限元模型,对单调静力荷载下箱梁的变形和应力等受力性能进行了研究,并与试验结果进行了对比。在此基础上,开展了11片箱梁的有限元参数分析,重点考察了FRP纤维铺层、箱梁顶、底板宽度以及型材板高度等因素对箱梁跨中挠度和应力的影响。研究表明,FRP型材拼装箱的截面尺寸主要由刚度控制,箱梁具有较大的强度储备;箱梁的顶、底板宽度、型材板壁厚和纵隔板、壁板高度等因素对箱梁的刚度或应力的影响较大,而纤维铺层对箱梁结构刚度的影响较小。

FRP-纤维混凝土装配式结构在某工程应用中的重点、难点分析

北京环球影城环球大酒店顶部穹顶结构受地理位置的要求,要满足非磁性要求,不能采用钢筋,最终采用FRP型材-纤维混凝土装配式组合结构。该穹顶结构为五层中心支撑-框架结构,外部造型为8片莲花花瓣组成。主体结构1~2层为中心支撑框架-纤维混凝土剪力墙结构,3-5层为式中心支撑框架结构。主要材料分为FRP材料和自密实纤维混凝土。FRP构件分为GFRP管、GFRP型材、GFRP筋、GFRP网格、槽型FRP梁、L型FRP支撑等。本文简要的对FRP型材-纤维混凝土装配式组合结构的施工工艺进行描述,并着重描述了BIM技术的应用,施工过程中的重点难点分析,施工过程中出现的问题和优化方案进行了总结,为后续类似工程的提供经验分享。

FRP型材加固混凝土梁抗弯性能计算方法

针对现有理论不能准确计算FRP型材加固钢筋混凝土梁抗弯性能的问题,根据平截面假定和内力平衡方程,考虑FRP型材全截面受力,推导了FRP型材加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式和抗弯短期刚度计算公式,并通过试验数据对计算公式准确性进行验证。结果表明,FRP型材加固钢筋混凝土梁抗弯承载能力计算公式和短期抗弯刚度计算公式的计算值与试验值吻合较好,可用于FRP型材加固钢筋混凝土梁抗弯性能的分析计算。研究结果为FRP型材加固钢筋混凝土梁的应用提供了理论依据。

FRP门窗型材用树脂固化收缩率的研究

采用无机填料高岭土和氢氧化铝粉改进不饱和聚酯树脂的固化收缩率 ,探讨两者对固化体系的收缩率、吸水率及力学性能的影响。研究表明 ,高岭土经硅烷偶联剂处理后 ,可明显改善FRP型材的综合性能。

FRP型材海底光缆加强芯线问世

一种可随时调节树脂粘度，纤维含量高达80％，耐腐蚀性能强，具有高光纤传播性能的海底光缆加强芯线，日前在华东理工大学华昌聚合物有限公司研发成功。

缝高比对FRP拉挤型材软化关系的影响

为研究FRP拉挤型材拉伸软化特性,对顺纤维方向切口梁采用了三点弯曲试验,试件初始缝高比分别为0.2、0.3、0.4和0.5。试验测定了试件的荷载-挠度(P-δ)曲线、荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线和荷载-裂缝尖端张开位移(P-CTOD)曲线,结果显示FRP拉挤型材断裂过程包括3个阶段:线性阶段、稳定阶段与失效阶段,表现为准脆性断裂破坏。应用P-δ曲线计算试件断裂能,再根据拉伸强度、断裂能以及变形关系建立双线性拉伸软化曲线。总断裂能由微裂纹断裂能和纤维桥连断裂能组成,研究表明:总断裂能大小不受初始缝高比影响,微裂断裂能约占总断裂能的60%;拉伸软化曲线受初始缝高比影响明显,建立了相应的函数公式。

“日”字形截面FRP拉挤型材屈曲性能的研究

文章对“日”字形截面FRP拉挤型材在弯曲荷载作用下的屈曲进行有限元分析,首先对比分析有无加劲肋对屈曲性能的影响,然后以“日”字形截面FRP拉挤型材的翼缘宽厚比、腹板高厚比和截面中心加劲肋距截面中性轴高度为主要变化参数,分析3种参数对“日”字形截面FRP拉挤型材屈曲性能的影响。研究结果表明,设置纵向加劲肋后,屈曲荷载提高36.2%。当翼缘宽厚比≤18.5时,屈曲模式从开始的局部屈曲转向整体屈曲,高厚比≤11.1时为整体屈曲。随着截面中心加劲肋距截面中性轴高度的增加,屈曲荷载先增加后减小再增加,但是与改变结构厚度相比,改变中心截面纵向加劲肋高度对屈曲性能的影响较小。

FRP工字截面型材加固混凝土单向板的性能研究

FRP片材加固混凝土结构的应用与研究已取得了很多的成果,而用FRP型材加固混凝土结构的研究则不多见。文章将CFRP、GFRP复合型工字截面型材应用于单向板的加固,通过简化理论分析和有限元计算方法,探讨了FRP型材加固混凝土板的可能性,并根据板在不同加固方式下强度、刚度等方面的性能比较,揭示了这种加固方式的特点。

FRP简介及其在桥梁工程中的应用综述

纤维增强塑料(FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀和抗疲劳等优良性能,近些年来受到土木工程界的普遍关注。笔者在文中介绍了FRP的种类和基本性能,包括物理力学性能、持时性能和耐久性能,分析和总结了FRP片材、FRP棒材及FRP型材在桥梁工程中的应用情况和最新研究成果。FRP片材主要用于混凝土结构的受弯加固、受剪加固及抗震加固等;FRP棒材可用作RC结构中的增强筋、PC结构的预应力筋或缆索承重桥的主要受力构件;FRP型材主要用于恶劣环境条件下替代钢筋网片、用作桥面板及FRP管混凝土组合结构。

玻璃钢门、窗型材研制

本文根据玻璃钢门,窗型材用原材料,配方及生产工艺参数等,探讨了拉挤型材主要性能及其影响因素。

混凝土复合柱受力及热工性能数值模拟研究

为了研究预埋FRP拉挤型材-混凝土复合柱受力性能,对其进行数值模拟。通过选取适当单元类型、材料属性以及划分网格,比较FRP-混凝土复合柱、传统钢筋混凝土和型钢-钢筋混凝土嵌入柱之间的结构性能。结果表明:FRP型材复合柱的抗压性能与钢筋混凝土柱接近,复合构件有效地补偿了结构受力不均,结构受弯性能和耐火性能有显著提升,显示出FRP-混凝土复合柱在工程应用中的可能性。

拉挤成型木芯FRP柱的拉压性能试验研究

木芯FRP型材由纤维增强复合材料(FRP)外壳和轻木芯材组成,采用拉挤成型工艺制备。木芯FRP拉挤型材、木芯和FRP轴心抗拉试验结果表明:木芯FRP拉挤型材轴心承压时,虽然木芯与FRP外壳能共同工作,但木芯承受了大部分的压力,与FRP空管相比其抗压极限承载力提高了73%;木芯FRP拉挤型材在受拉时,木芯首先断裂,导致外壳局部受到螺栓作用而压溃,承载力下降。

FRP拉挤复合材料Ⅰ型层间断裂韧度研究

为研究FRP(Fiber Reinforce Plastic)拉挤型复合材料Ⅰ型层间断裂韧度,采用了偏心荷载和单边切口拉伸试样ESE(T)进行试验并运用有限元进行数值模拟验证。同时,采用虚拟裂纹闭合原理(VCCT)的有限元分析方法研究了正交各向异性对ESE(T)试样Ⅰ型应力强度因子的影响。试验和数值分析结果表明:经过试验数据拟合建立的针对玻璃纤维/环氧树脂ESE(T)试样Ⅰ型断裂经验公式与有限元数值模拟结果符合的较好,同时在考虑材料的正交各向异性后,其层间断裂韧度计算值的准确度将进一步提高。

FRP拉挤复合材料本构关系模型研究

为了更加精确的描述厚型拉挤复合材料的力学性能和力学响应特征,文中以厚型E玻璃纤维/环氧树脂拉挤型复合材料系统为例,运用三维细观力学模型描述材料的非线性本构关系。模型从纤维和基质成分的角度对由粗纱层和玻纤双轴布构成的层合材料进行材料响应描述,最终建立了相应的有限元模型并通过试验进行校准。试验和数值分析结果表明:三维细观力学模型能够准确的描述E玻璃纤维/环氧拉挤型复合材料的力学响应,其精确度可以通过横向试样拉伸试验结果进行校准提高。

纤维增强材料绑扎胶结复合连接节点及其力学性能的研究

针对纤维增强复合材料(FRP)型材在土建交通领域应用中出现的接头效率低、质量无法保证等缺陷,提出了一种新型FRP型材连接节点:绑扎胶结复合连接节点。通过对该种新型连接节点进行试验,并设置了螺栓节点、胶结节点等对比试验,证明了绑扎胶结复合连接节点具有很高的接头效率,其承载力是螺栓连接节点的3.8倍、胶结连接节点的3.5倍。总结对比了各节点破坏形式,发现传统连接节点发生节点区脆性破坏,而绑扎胶结复合连接节点发生母材破坏,且破坏有一定的延性。根据试验中得到的荷载-位移曲线,对比分析了3种连接节点的刚度、延性等异同点。根据试验现象及结果分析了绑扎胶结复合连接节点的工作机理。