FRP布材增强钢筋混凝土桩水平承载性能研究

纤维增强复合材料(FRP)由于其轻质高强的优点被广泛应用于抗震加固、结构补强等实际工程中,但有关FRP增强混凝土桩水平承载性能的研究较少。为了研究不同FRP布材加固混凝土桩承载特性问题,通过室内模型试验对FRP布桩(普通钢筋混凝土桩身包裹FRP布材)的水平承载规律进行研究,探究了不同包裹层数、不同FRP布材类型、不同布材混合包裹对钢筋混凝土桩承载性能的影响。同时利用ABAQUS软件建立FRP布桩三维有限元模型,对每种工况进行数值模拟。结果表明,FRP布桩的水平承载性能随着包裹层数的增加而提升,提升效果与包裹层数之间并不存在正比例关系;不同布材类型的FRP布桩中,CFRP布对FRP布桩的水平承载性能提升效果最优;混合包裹(CFRP+GFRP)的提升效果要略优于包裹2层GFRP布。

FRP布-混凝土界面粘结性能的有限元分析

FRP(纤维增强复合材料)布与混凝土界面的粘结性能是粘贴 FRP 布加固混凝土结构中的关键问题。首先讨论了该界面问题有限元分析的难点及建模方法,根据使用现有有限元程序试算的结果,讨论了界面问题中混凝土力学行为的特点及对混凝土本构模型的要求;在此基础上,提出了适用于分析 FRP 布-混凝土界面问题的混凝土本构模型,并编制了相应的程序,对 FRP 布-混凝土面内剪切问题进行了分析。分析结果与试验结果吻合较好,并给出了混凝土本构模型中相应参数的建议取值。基于数值模拟结果,对 FRP 布-混凝土界面粘接力学机理进行了讨论。

FRP布约束RC矩形空心桥墩抗震性能试验研究

为研究纤维增强复合材料(FRP)布约束钢筋混凝土(RC)矩形空心桥墩抗震性能,进行六个高宽比为4的矩形空心桥墩拟静力试验研究,分析FRP布约束矩形空心桥墩破坏形态、位移延性、耗能、最大水平承载力等抗震性能参数。试验结果表明:在轴压比0.2低轴压荷载作用下,采用FRP布加固可明显提高矩形空心桥墩的延性及耗能,位移延性系数及累计耗能分别提高65.4%,25.8%,但对最大承载力影响较小,仅提高3.0%。基于Clough退化双线性滞回模型,结合试验结果,建立考虑强度、刚度退化等FRP布约束RC矩形空心桥墩的简单滞回模型,给出其卸载刚度与再加载刚度的回归公式。

集中荷载下预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形计算

针对在外荷载作用下,组合梁中的钢梁与混凝土交接面必然产生相对滑移,同时,预应力FRP布的内力逐渐增加,导致组合梁发生内力重分布,影响组合梁的承载力与变形的情况,用弹性理论,建立同时考虑交接面相对滑移和预应力FRP布内力增量影响的组合梁变形微分方程,给出对称集中荷载作用下的组合梁变形计算公式.计算结果证明,交接面相对滑移增加了组合梁的变形,FRP布内力增量对组合梁变形影响相对较小,给出了预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形的简化计算公式.

FRP布约束混凝土圆柱轴心受压性能非线性有限元分析

采用非线性分析程序ABAQUS,考虑混凝土在三轴状态下的非线性行为及纤维增强材料(FRP)布对混凝土的被动式约束,对轴压下FRP布约束混凝土圆柱试件的受力行为进行分析,研究FRP布与混凝土的相互作用以及纤维含量对约束混凝土极限强度和极限应变的影响。结果表明:非线性有限元分析结果与实验结果吻合良好,非线性有限元分析可较好预测FRP布约束混凝土柱的轴心受压性能;随着FRP布层数的增加,FRP布约束混凝土的极限强度和极限应变提高,FRP布对混凝土的约束作用明显增强;FRP布对混凝土约束力主要在混凝土屈服后发挥。根据实验和有限元分析结果,得到约束混凝土极限强度和极限应变与纤维约束特征值的关系。

基于遗传神经网络对FRP布加固混凝土柱承载力的预测研究

为了比较准确的预测应用FRP布加固混凝土柱的承载力,应用遗传神经网络来对加固后的混凝土柱承载力进行研究。该方法充分利用了神经网络与遗传算法的优点。预测结果表明,应用遗传神经网络方法对FRP布加固混凝土柱的承载力进行研究是可行的。

预应力FRP布加固混凝土梁的承载能力分析

基于连续损伤理论,考虑胶层的剪切效应,建立了FRP加固修补混凝土结构的高阶剪切弯曲与面内变形耦合的非线性有限元分析模型。FRP加固修补的缺陷在于失效,失效主要是混凝土的破坏和胶层的失效,纤维布的性能并没有得到充分的发挥,采用将纤维布进行初始拉伸后贴于梁的下表面的方法对梁进行修补,可以改善加固修补效果;将纤维布预先进行3m m和5 m m的拉伸并对加固过程进行了非线性有限元分析模拟,并与试验结果进行了对比,证明了此方法加固的有效性。

均布荷载下预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形计算

目的为提高预应力组合梁的承载力和刚度,将传统预应力技术与FRP加固技术相结合,形成预应力FRP布钢与混凝土组合梁.方法根据预应力FRP布钢与混凝土组合梁结构与受力特征,利用弹性理论,对其进行分析.结果建立其考虑交接面相对滑移和预应力FRP布内力增量影响的组合梁变形微分方程,给出均布荷载作用下的组合梁变形理论计算公式.结论计算结果证明,预应力FRP布内力增量对组合梁变形影响相对较小,从而给出了组合梁变形的简化计算公式;所建立的预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形理论计算公式具有合理性.

预应力FRP布钢与混凝土组合梁抗弯承载力计算

目的为提高预应力FRP布加固钢与混凝土组合梁的承载力,增加其刚度减小变形.方法考虑预应力FRP布钢与混凝土组合梁的结构与受力特性,利用平截面假定和应变变化计算方法,对预应力FRP布加固组合梁承载力进行分析.结果相比一般FRP布加固钢与混凝土组合梁,预应力FRP布能更有效改善其受力性能;给出其抗弯极限承载力计算公式.结论提出利用预应力FRP布加固钢与混凝土组合梁的方法是切实可行的;所建立的预应力FRP布加固钢与混凝土组合梁抗弯承载力理论计算公式具有合理性.

预应力混杂FRP布加固混凝土梁的抗弯性能试验及裂缝发展模拟研究

预应力混杂FRP布加固混凝土梁是一项新的加固技术,对该加固混凝土梁的抗弯性能进行了试验研究,分析了加固后混凝土梁在荷载作用下三分点加载全过程及破坏形态,对比分析了加固混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、变形、裂缝分布及扩展情况,研究了有效预应力、混杂纤维配比对加固混凝土梁抗弯性能的影响。基于分层单元理论建立了加固混凝土梁的计算模型,并对典型加载的混凝土裂缝分布及扩展进行了模拟,实现了裂缝可视化分析,研究结果为实际工程提供了参考。

基于遗传神经网络对FRP布加固混凝土柱承载力的预测研究

为了比较准确的预测应用FRP布加固混凝土柱的承载力,文中应用遗传神经网络来对加固后的混凝土柱承载力进行研究,该方法充分的利用了神经网络与遗传算法的优点。预测结果表明:应用该方法对FRP布加固混凝土柱的承载力进行研究是可行的。

预应力FRP布加固混凝土梁的承载能力分析

基于连续损伤理论，考虑胶层的剪切效应，建立了FRP加固修补混凝土结构的高阶剪切弯曲与面内变形耦合的非线性有限元分析模型。FRP加固修补的缺陷在于，失效主要是混凝土的破坏和胶层的失效，纤维布的性能并没有得到充分的发挥，采用将纤维布进行初始拉伸后贴于梁的下表面的方法对梁进行修补，可以改善加固修补效果：将纤维布预先进行3mm和5mm的拉伸并对加固过程进行了非线性有限元分析模拟，并与试验结果进行了对比，证明了此方法加固的有效性。

盐冻条件下FRP布加固混凝土粘结性能试验

目的研究FRP布加固混凝土在盐冻侵蚀下能否按预定要求起到应有的效果及其力学性能的变化.方法将混凝土试块进行25次、50次、75次和100次的盐冻处理,并采用试验机进行轴拉试验,对其试件的外观、极限承载力及粘结强度等指标进行对比分析.结果试验结果表明:盐冻时间越长越易从混凝土的浅层区发生拉断破坏或者从纤维布处破坏,进行100次盐冻处理的C20混凝土试件粘结强度平均值仅为0.890 MPa;C40混凝土试块经过100次盐冻处理后,粘结强度平均值仍达到3.944 MPa,其破坏形式为混凝土被拉断.结论在相同混凝土等级不同作用时间情况下,盐冻开始时对粘结强度的影响较大,后来变得不是很明显.在不同混凝土等级相同作用时间情况下,盐冻对较低等级混凝土影响较大,对较高等级混凝土影响较低,同时CFRP的正拉粘结强度远大于GFRP的粘结强度,CFRP的粘结强度较高.

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。

FRP布加固混凝土框架子结构抗连续倒塌的精细有限元分析

外贴FRP布加固是一种有效提高既有建筑抗连续倒塌性能的手段,但现有FRP布加固方式存在降低结构抗震性能、加固施工不便等缺点。该文采用数值模拟方法分析了FRP布加固方式对现浇和装配式混凝土框架子结构抗连续倒塌与抗震性能的影响,并开展了优化方案研究。基于通用有限元软件LS-DYNA建立了FRP布加固混凝土框架子结构的连续倒塌精细数值模型,其中混凝土、钢筋与FRP布分别采用实体、梁与壳单元进行模拟,考虑了FRP布和钢筋的滑移、新旧混凝土界面的粘结失效和机械套筒处的钢筋截面损失。试验验证表明该方法可准确模拟试验试件的破坏模式和承载力发展。分析试验试件的不同粘贴方案结果发现:对现浇混凝土子结构,梁底与梁侧中性轴粘贴纵向FRP布并在梁端塑性铰区粘贴U形横向FRP布后,小变形下的结构倒塌抗力提升有限(最大仅2.6%)、基本不影响结构抗震性能,而对大变形下的结构倒塌抗力提升幅度可达49.5%;对于装配式混凝土子结构,在梁底、梁顶与梁侧底部外贴纵向布并在梁端塑性铰区粘贴U形横向FRP布可将小变形和大变形下的结构抗力最大提升24.2%和48.1%,使得装配式子结构在小变形下受力等同现浇结构,提升了原装配式子结构的抗震性能。对上述最优方案进一步的分析表明:保持FRP布用量不变而将塑性铰区内U形横向FRP布的分布范围和条数增加可提高大变形下的结构倒塌抗力,而不影响小变形下的加固效果。

表面跨缝贴FRP布—混凝土界面粘结—滑移机理试验研究

本文通过在混凝土表面跨缝贴FRP(纤维增强复合材料)布的双剪试验,重点研究了表面跨缝贴FRP布-混凝土界面粘结-滑移机理。试验结果表明,初始裂缝对其附近的FRP-混凝土界面粘结-滑移关系有明显影响,且初始裂缝深度越大,影响越明显。通过对试验数据的拟合及大量试算,本文提出了在无初始裂缝前提下及有初始裂缝前提下都能运用的FRP-混凝土界面粘结-滑移本构模型,该模型包括初始裂缝深度、界面上的点到初始裂缝的距离等参数。

外贴FRP布对混凝土力学性能的影响

对混凝土的力学性能的进行研究,分析了混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量、混凝土的徐变等力学性能的影响因素及变化规律。通过详细的研究和对比,以及结合实际的工程应用,对一些对工程应用和科学研究不利的影响因素提出了改善措施。同时,本文基于外贴的FRP布的混凝土,对其力学性能的进行了研究,并对其中的一些弊端提出改善的建议,使混凝土在这些不利因素的影响下仍能有效的发挥作用,同时针对影响混凝土力学性能及其波动的因素进行分析,从而对工程施工和工程质量有利。

预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板的滑移

针对预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板结构特点和实际受力分析,利用弹性分析理论,建立了预应力FRP布压型钢板与混凝土组合楼板相对滑移微分方程,并求解简支组合楼板在均匀荷载作用下的变形,以期为这类新型结构的研究积累经验。

FRP布加固结构粘结界面耐久性的研究进展

纤维增强复合材料(FRP)因其质量轻、强度高和抗疲劳性能好等优势受到土木工程师的青睐。用FRP布进行加固的加固效果依赖于FRP与加固结构界面之间的粘结性能,而对于户外混凝土结构和砌体结构,则要保证环境侵蚀下界面的长期粘结性能。国内外学者在冻融循环、干湿循环、酸碱介质等加速老化试验条件下对FRP布加固混凝土结构和FRP布加固砌体结构粘结界面的耐久性进行了大量的试验研究,提出了很多的粘结性能退化模型。本文总结了国内外关于FRP加固混凝土结构和砌体结构粘结界面耐久性的研究现状,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。

FRP布加固砌体结构界面粘结性能的研究进展

砌体结构存在着承载力低、抗震能力差等问题,所以对砌体结构的加固尤为重要。近些年在国内外兴起的纤维增强复合材料(简称FRP)以其轻质高强、耐久性好、施工方便等优点为砌体结构的加固提供了新的方向。FRP与砌体间的界面粘结性能是影响加固效果的关键因素之一。总结了国内外学者关于FRP加固砌体结构界面粘结性能的研究现状,通过收集到的试验数据对FRP加固砌体结构的极限承载力计算公式进行了校核,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。