混合FRP梁与混凝土桥面板的复合作用分析

文章选取可用于混凝土桥面板的混合工字型FRP梁进行试验研究,以考察在混合FRP梁上放置混凝土桥面板的组合结构的抗弯性能以及混合FRP梁和混凝土桥面板之间的抗剪连接方式。结果表明,复合材料提供了更高的结构刚度和强度,玻璃钢组合梁具有更高的延性;混合FRP梁顶部翼缘的压应变显著减少,有效防止了梁的突然破坏;复合材料梁的破坏主要由混凝土被压碎引起,混合FRP梁的上部翼缘和腹板发生剪切破坏。

FRP梁结构的工程设计

本文提出了梁受到弯曲、剪切载荷时其挠度、应力应变以及局部和整体屈曲载荷、失效载荷的简单的设计公式。

FRP与RC组合梁桥上部结构设计与检测

纤维增强聚合物(FRP)与普通建筑材料相比有较大优势,但其不足之处是初期投资高、刚度较低及现场经验匮乏。为了促进该项技术的发展,在美国德克萨斯州设计建造了一座FRP与钢筋混凝土(RC)组合梁桥,FRP梁采用U形截面,内设48mm撑杆以提高FRP梁与RC桥面板的结合强度。桥梁建成后,分别通过声发射法和应变测试法对其在车辆荷载作用下的响应进行了检测。结果表明:桥梁经过2年运营未出现明显损坏和老化迹象;梁端部转动受到较大约束;护栏对桥梁刚度的增强有重要作用;FRP梁和RC板结合效果良好;桥梁具有很大的荷载横向分布能力。

FRP筋混凝土梁正截面极限抗弯承载力的性能研究

利用FRP筋混凝土梁截面的平衡条件和变形协调条件,给出梁的平衡配筋率;分析FRP筋混凝土梁三种破坏模式,即受压破坏、受拉破坏和平衡破坏的特性;研究FRP筋混凝土梁配筋率对其正截面极限抗弯承载力的影响,并给出其影响系数。研究表明:配筋率在一定范围内,抗弯承载力随着配筋率的增大而增大;根据配筋率的不同,探讨FRP筋混凝土梁正截面极限抗弯承载力的计算方法,建立与之相应的计算公式,并将计算结果与国内外文献中的部分试验结果相比较,且两者吻合较好。

玄武岩FRP筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过6根玄武岩FRP筋混凝土梁与6根钢筋混凝土梁静力加载对比试验,研究不同纵筋配筋率的玄武岩FRP筋混凝土梁与钢筋混凝土梁的受力性能,分析其承载力变化过程、破坏形态、挠度变形与裂缝发展情况。试验结果表明,玄武岩FRP筋混凝土梁载荷–挠度曲线近似为直线,但仍然具有较好的延性;开裂载荷与极限载荷相比钢筋混凝土梁略低;裂缝宽度在2.5 mm以内,且分布对称均匀,裂缝间距略大于钢筋混凝土梁;玄武岩FRP筋混凝土梁产生的挠度较大,应提高玄武岩FRP筋与混凝土之间的粘结性能,最大限度发挥玄武岩FRP筋抗拉强度高的特点。

不同种类FRP加固混凝土梁加固效果试验研究

选取6根不同种类的纤维布(FRP)加固的钢筋混凝土试验梁进行研究,分析对比了用玄武岩纤维布(BFRP)、碳纤维布(CFRP)和玻璃纤维布(GFRP)加固的钢筋混凝土梁的不同加固效果,讨论了初始预损伤及不同U形箍筋的布置方式对纤维布加固效果的影响;通过试验梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度及纤维布应变等参数,对粘贴纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能及破坏特征进行了分析.对比研究结果表明碳纤维布加固梁的承载力和延性提高最大,玄武岩纤维布用于加固的性价比最优,初始预损伤对加固效果影响不大,而沿全梁横向布置U形锚固形式并不能有效发挥纤维布的抗拉性能.

两种FRP-混凝土组合梁对比试验及界面抗剪

为研究FRP型材-混凝土组合梁界面连接方式及界面抗剪计算方法,对FRP小型材和钢螺栓2种剪力键形式进行了对比研究.对1根纯FRP梁、2根剪力键为FRP小工字梁、3根剪力键为钢螺栓的组合梁进行了四点弯曲试验.对比不同梁的承载力、破坏模式、刚度等.研究了不同连接形式及连接程度对组合梁性能的影响.推导了界面纵向抗剪承载力计算公式.试验和理论研究结果表明:钢螺栓剪力键传递界面剪力的效率和极限承载力较FRP小工字梁剪力键高.

FRP筋-ECC梁受弯性能

为探究纤维增强复合材料筋增强高延性纤维增强水泥基复合材料梁(FRP筋-ECC梁)的受弯性能,对其正截面受弯全过程进行了理论分析和数值计算。首先,基于平截面假定和材料本构模型,获得FRP筋增强ECC梁受弯全过程截面应力分布,推导各受力阶段正截面受弯承载力计算公式;采用MATLAB进行数值计算,对FRP筋-ECC梁受弯全过程进行分析;将计算获得的荷载-挠度曲线与已有试验曲线对比,验证模型的正确性。然后,基于所提出的理论模型进行参数分析,分析ECC抗压强度及FRP筋配筋率对梁受弯性能的影响。最后,基于所提出的FRP筋-ECC梁延性系数计算公式,分析FRP筋配筋率及ECC抗压强度对梁延性性能的影响,并指出FRP筋-ECC梁的延性变化与梁的破坏模式有很大相关性。结果表明:ECC抗压强度和FPR筋配筋率的变化均可改变梁的破坏模式,但FRP筋配筋率的影响更大;ECC抗压强度对梁的初裂荷载、极限承载能力有较大影响;配筋率可明显提高梁的短期刚度和极限承载力,但对梁的初裂荷载影响较小。

FRP加固混凝土梁层间应力的弹塑性分析

基于FRP加固梁的平衡微分方程和变形协调条件,对粘胶层采用双线性模型来反映其非线性变形特性,建立了加固梁层间应力弹塑性求解方程,并给出了相应的边界条件。文章对一承受均布荷载作用下的加固梁进行了层间应力弹塑性分析,分析结果表明:粘胶层的非线性特性对层间应力的分布影响主要集中在塑性区域,而弹性解高估了层间应力。

FRP筋混凝土梁挠度与裂缝宽度计算模型分析

收集国内外218组纤维增强复合材料(FRP)筋混凝土梁受弯性能试验结果,重点研究了正常使用阶段和极限状态下梁挠度和裂缝宽度的发展规律,基于试验数据修正了FRP筋应变不均匀系数ψ与强度配筋影响系数的关系,建立了该类梁受弯挠度计算模型;深入分析了FRP筋混凝土梁受弯截面内力臂系数η、构件受力特征系数αcr对构件裂缝宽度计算精度的影响,确定η,αcr的合理取值,优化计算模型,并与规范GB 50608—2010建议模型计算值进行对比分析。结果表明:根据建立的ψ与强度配筋影响系数关系,选取η=0.88,α_(cr)=1.5得到的建议模型能够较好预测FRP筋混凝土梁受弯挠度和裂缝宽度,比规范计算结果吻合好,验证了建议模型的准确性和合理性。

FRP筋混凝土梁非线性全过程分析

根据FRP筋混凝土梁的受力性能,以数值积分方法为基础,考虑材料的特性,编制计算程序,给出其弯距与曲率、荷载与变形的关系曲线,并与算例中的试验结果相对比,且二者吻合良好;探讨两曲线在不同受力阶段的特征,并将其分为截面开裂前和截面开裂后两阶段;分析配筋率和混凝土强度对截面弯距-曲率关系曲线的影响.研究表明,在截面开裂前,配筋率对弯距-曲率的影响很小;在截面开裂后,其影响较大,随着配筋率的增加,曲线斜率越大,截面刚度越大,梁的抗弯承载力越大;混凝土强度越高,截面的开裂弯距和极限弯距越大.

FRP加固混凝土梁粘结剥离破坏研究进展

纤维增强聚合物塑料(FRP)因其具有抗腐蚀、抗疲劳、强度高、质量轻等优点在工程中得到广泛应用,但是FRP加固混凝土梁常因界面剥离而发生破坏,因此FRP与混凝土两者之间的粘结性能是影响FRP与加固混凝土梁之间能否共同工作的重要因素。针对剥离破坏问题,本文从试验研究以及有限元分析法两个方面,对目前剥离试验的试验方法以及破坏形式进行了归纳,列举了国内外针对剥离破坏的试验以及对应的影响承载力的因素,并通过分析指出了在研究粘结性能领域仍存在的一些问题。

预应力FRP筋混凝土梁疲劳性能研究

FRP筋以其耐腐蚀、抗拉强度高、松弛小等特点 ,在暴露及恶劣条件下的预应力结构中有非常广阔的前景。目前国内外对预应力FRP筋混凝土结构的静力性能已有较多研究 ,而对于预应力FRP筋混凝土结构的疲劳性能研究 ,在国外刚刚起步 ,在国内则是空白。本文在系统地查阅国外最新研究资料的基础上 ,对FRP筋的疲劳性能、预应力FRP筋混凝土梁的疲劳性能进行了研究与总结 ,并对今后的发展趋势作了展望。

不同FRP增强混凝土梁断裂性能试验研究

为了探讨不同种类纤维增强复合材料(FRP)增强带裂缝混凝土的断裂性能,开展了芳纶纤维增强复合材料(AFRP)、碳纤维增强复合材料(CFRP)和玻璃纤维增强复合材料(GFRP)增强带裂缝混凝土梁的三点弯曲试验,分析了其断裂性能参数.结果表明:相对于普通混凝土梁试件,FRP对带裂缝混凝土梁的阻裂加固效果更明显;CFRP增强混凝土梁的起裂荷载和失稳荷载均大于AFRP与GFRP增强混凝土梁,CFRP的阻裂增强效果最佳;AFRP增强混凝土梁和CFRP增强混凝土梁的破坏形式均为试件底部混凝土-FRP界面的剥离破坏,GFRP增强混凝土梁的破坏形式为试件底部GFRP的拉断破坏;通过对不同FRP增强混凝土梁阻裂加固机理的分析,计算得出CFRP增强混凝土梁的起裂韧度和失稳韧度最大,且CFRP价格适中,因此使用CFRP对带裂缝混凝土梁进行增强加固的性价比最优.

FRP筋混凝土梁受力性能

依据两组共7根FRP筋混凝土梁在两点竖向加载的试验结果,对FRP筋混凝土梁的受力过程、承载力、挠度和裂缝宽度等进行分析。比较不同类型FRP筋的受力特点和破坏机理,总结出FRP筋混凝土梁的相关设计建议。

外贴FRP加固桥梁界面应力的计算模型研究

现有大部分外贴FRP加固梁界面应力的理论计算模型都因假设胶层应力沿厚度方向为常数而无法得到准确的界面应力分布规律。针对这一情况,提出了一种更为合理的外贴FRP加固梁界面应力计算模型。不同于一些已有模型假设被加固梁和FRP板曲率相同,该计算模型将被加固梁、胶层、FRP板当成三层独立的线弹性欧拉-伯努利梁,分别考虑了各层梁不同的转动。在建立胶层上下界面的位移协调方程中考虑了界面的柔度,通过求解由界面位移协调方程推导而来的耦合控制微分方程组,得到了FRP加固梁各层内力和界面应力的解析解。该文提出的新模型全面考虑了胶层所受的轴力、剪力和弯矩,可以得到梁-胶层界面和FRP板-胶层界面不同的应力分布规律。与有限元模型和已有方法的计算结果比较表明,该模型计算结果是合理的。

FRP筋混凝土梁受弯性能实验的教学实践与研究

根据新型FRP筋混凝土梁受弯性能试验,设计了FRP筋混凝土受弯构件加载方案和测试方案,并在实验教学中进行了实践。FRP混凝土构件受弯性能试验教学项目的成功开发,使混凝土实验教学体系有了突破和创新。

FRP筋混凝土梁受剪承载力探析

纤维增强塑料筋取代钢筋用于混凝土结构,将彻底解决混凝土结构中因钢筋锈蚀而造成的一系列问题。为了弄清FRP筋混凝土梁斜截面受剪承载力计算方法,在分析FRP筋混凝土梁斜截面的抗剪机理和各国规范采用的受剪承载力计算模型的基础上,探讨了FRP筋混凝土梁斜截面承载力的影响因素。

FRP加强混凝土梁延性分析

对FRP混凝土配筋梁,FRP和钢筋混合配置的混凝土梁进行了计算机仿真计算,在计算结果的基础上,着重在弯矩—曲率关系方面探讨了这两种梁的延性性能,并同钢筋混凝土梁进行了比较分析。

FRP加固梁在集中荷载作用下胶层间应力的弹塑性分析

基于弹塑性力学的理论,通过FRP加固梁的平衡微分方程和变形协调条件,对粘胶层的应力进行分析,建立了加固梁层间应力弹塑性求解方程,并给出了相应的边界条件。文章对一承受集中荷载作用下的加固梁进行了层间应力弹塑性分析,对以后的数值模拟进行校正。