FRP片材在土木工程中应用的几个关键力学问题

纤维增强复合材料 (FRP)由于其优异的力学性能和施工的便捷性而备受国内外土木界的关注 .本文结合本课题组的前期工作和国内外的研究现状 ,对FRP片材 (纤维布和纤维薄板 )在土木工程中应用的几个关键力学问题———FRP片材增强构件的抗弯强度、抗剪强度、疲劳强度、以及FRP片材与混凝土的界面强度等进行综述和讨论 ,并试图指出今后有关FRP片材增强钢筋混凝土构件力学性能的研究方向 .

FRP片材加固混凝土梁剥离承载力计算及设计

粘贴FRP片材加固混凝土结构的界面剥离是该加固技术的关键问题。根据近年来对FRP片材加固混凝土的界面粘结性能、FRP片材加固混凝土梁的受弯和受剪剥离性能的试验和理论研究,介绍了FRP片材加固混凝土梁的抗弯和抗剪剥离承载力的计算和设计方法,及其有关保证剥离承载力的构造要求。

持续荷载作用下外贴FRP片材加固混凝土梁承载力影响因素分析

为探讨结构不卸载或部分卸载情况下外贴纤维片材加固时,结构初始状态对承载力设计计算的影响,根据极限状态和容许应力法分析了受弯构件加固后承载力计算公式,考查了初始弯矩对承载力的不同影响。在改变配筋率、截面尺寸、初始弯矩、加固量等参数情况下,讨论了不同初始弯矩对加固梁分别按容许应力法和按极限状态计算的承载力变化影响情况。分析显示,初始弯矩对承载力的影响均比较小;而对大尺寸的等效桥梁模型试验结果表明,初始弯矩大小对承载力计算影响最大为6.2%,为保证安全和简化计算,加固设计时可在未考虑初始弯矩情况下承载力设计值基础上考虑一定的折减系数(0.9)进行设计,且偏于安全。

预应力CFRP片材加固RC梁荷载-挠度分析

在已有混凝土梁外贴预应力碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber-Reinforced Polymer,简称CFRP)片材加固试验研究基础之上,基于平截面、界面无滑移等假定,考虑了CFRP片材端部有、无机械锚固及有、无初始荷载持续作用等情况,建立了预应力纤维片材加固混凝土梁的全过程分析方法,编制了相应程序,比对了实验梁的荷载-挠度实测曲线与计算曲线,吻合较好。其中,弯曲破坏的试验梁屈服荷载计算值与试验值误差平均值为3.88%,计算值与试验值比值的平均值为1.039,变异系数为0.027;极限承载力计算值与试验值误差平均值为5.3%,计算值与试验值比值的平均值为1.054,变异系数为0.04,从而也说明了分析过程的正确性。

FRP片材加固混凝土结构黏结界面损伤分析

FRP(纤维增强复合材料)片材与混凝土界面的黏结性能是黏贴FRP片材加固混凝土结构中的关键问题。从损伤力学的角度出发,定义了FRP片材加固混凝土结构黏结滑移中的损伤变量,建立了界面黏结滑移的损伤模型,推导了损伤-滑移本构方程,分析了FRP加固混凝土结构黏结滑移破坏的损伤机理。

FRP片材加固混凝土连续梁试验研究

对用不同类型纤维布加固的11根钢筋混凝土连续梁在不同加载历史条件下进行了破坏试验。试验结果表明,粘贴CFRP布和GFRP布加固后梁的正截面承载力有不同程度的提高,裂缝宽度减小,抗弯刚度有所增强。粘贴纤维布加固的钢筋混凝土梁承载力和加固时的初始应力水平有关,初始应力越高,加固梁的极限承载力就越低。粘贴纤维布后,混凝土梁的延性有一定的降低,相对于碳纤维布加固的钢筋混凝土梁,粘贴玻璃纤维布混凝土梁的延性较好,连续梁支座塑性转动能力较好。

体外预应力FRP片材加固混凝土结构的研究现状及发展

CFRP片材加固混凝土梁是一种新型的加固方法，但该方法存在着CFRP强度利用不高、对梁使用阶段性能改善不明显等问题，对CFRP施加预应力，不仅可以充分利用cFRP的强度，还能有效地改善加固梁的受力性能，进一步抑制梁的变形和裂缝的开展。体外预应力FRP片材加固混凝土结构近几年来在国外得到了广泛的研究与应用。对在该领域已有的研究成果从预应力的施工工艺、张拉控制应力、锚固措施、预应力损失和设计方法等方面进行了总结，可为今后开展相关的研究和应用提供借鉴和参考。

FRP片材锚固方法的对比分析

FRP加固法已被广泛应用于桥梁结构的加固,该方法虽能提高加固结构的抗弯承载力,但易发生早期剥离破坏。锚固体系的应用可以有效防止剥离破坏,提高FRP片材的强度利用率。回顾了已有FRP片材的锚固方法,并比较分析了不同锚固方法的锚固效果。

FRP片材加固混凝土梁的计算方法

对FRP片材加固混凝土梁的破坏形态、计算方法进行了探讨,并对8根FRP加固混凝土梁的极限承载能力进行了对比分析,理论计算结果与实测值吻合较好.研究表明:粘结FRP布加固混凝土梁承载力和加固时的初始应力水平有关,相同条件下,CFRP片材加固混凝土梁承载力最大;GFRP片材加固混凝土梁承载力最小;混杂纤维加固钢筋混凝土梁的承载力介于二者之间.

FRP片材加固梁的剪应力分析

目前关于FRP片材加固梁的界面剪应力研究大都假定FRP片材与混凝土梁之间的粘结是完全的,且粘结胶的厚度都是均匀的。实际中,混凝土梁与FRP片材界面的胶有不均匀性和非连续性性质,已有的关于界面粘结剪应力分布的成果和粘结破坏模式成果不能完全反映这种情况下FRP片材加固梁的性能。考虑混凝土受压的非线性性能和钢筋对梁的作用后,推导了FRP片材下加固梁粘结部位的剪应力通用计算公式,并将计算结果与有限元分析相比较,结果表明两者的吻合程度良好。

FRP片材预应力加固技术国内外研究现状

从预应力施加体系、FRP片材端部锚固措施以及预应力损失等方面介绍了近期国内外预应力FRP片材加固领域的最新研究成果,最后比较了各施加预应力体系的优缺点,从而促进FRP片材预应力加固技术的研究。

FRP片材加固钢筋混凝土梁的研究进展

80年代以来,FRP(纤维增强复合材料)作为一种高性能的新型混凝土结构加固补强材料受到科研院所和工程界的广泛关注[1]。迄今为止,国内外关于FRP片材加固钢筋混凝土结构研究的试验和理论研究已相当丰富,并在工程界得到大量实践应用。本文着重介绍了FRP片材加固钢筋混凝土梁的抗弯性能、抗剪性能、以及裂缝、刚度研究,以期为FRP片材的进一步研究和应用提供参考。

FRP片材加固混凝土构件疲劳性能的研究进展

由单向纤维组成的FRP片材具有缺陷少、不易形成疲劳裂缝以及疲劳强度高等特点。上世纪80年代末,国外开展了FRP片材加固混凝土构件的疲劳性能研究,而国内的有关研究工作则始于上世纪90年代末。本文主要介绍国内外关于FRP片材加固混凝土构件疲劳性能的试验研究、仿真分析与设计建议等方面的最新研究进展。

FRP片材锚固技术研究现状

近年来,由于纤维复合增强材料(FRP)加固结构的需要,越来越多的人开始对FRP片材锚固技术进行深入的研究与发展。现有的FRP片材锚固技术大致分为两类,包括普通FRP锚固技术和预应力FRP锚固技术。由于对此类锚固技术的研究时间还不是很长,很多技术不是很完善,需要不断地改进和优化,以期能在将来满足实际工程需要。本文针对目前一些FRP锚固技术进行了简要的介绍和探讨。

FRP片材表面加固混凝土重力坝坝踵抗震性能数值模拟

基于Pushover方法,采用反映混凝土细观非均匀性的混凝土损伤计算模型,以某一即将兴建的混凝土重力坝为例,研究了下游向地震惯性作用下FRP片材表面加固大坝坝踵后坝踵处的起裂、裂缝扩展、FRP应力状态及剥离现象等。结果表明:FRP片材表面加固混凝土重力坝坝踵能有效地延缓坝踵的起裂及裂缝扩展,减小坝踵可能破坏范围;坝踵FRP片材上应力最高,但远小于FRP的抗拉强度,足见FRP片材加固的有效性。

FRP片材加固混凝土梁温度应力的计算与分析

文章分析了FRP片材加固混凝土结构的温度应力,研究表明当温度降低时,在碳纤维内部会产生较大的正应力,而处在粘贴位置的混凝土会产生较大的拉应力。应力的大小主要与FRP片材的弹性模量、热膨胀系数、碳纤维厚度和温差值的大小等参数有关。

FRP片材在桥梁加固工程中的应用

采用FRP片材外贴在混凝土结构的表面对其进行加固和修补是近年来出现的一种先进的加固补强方法。在综述了国内外有关纤维布或纤维薄板的基础研究及其在桥梁加固工程中的应用研究现状后 ,针对我国尤其是广东省的公路旧危桥加固维修工程的需要 ,从国内有关FRP加固技术的积累和性能价格比等方面 ,论述了FRP片材在桥梁加固工程中的应用前景 ,并指出了以后的发展方向。

混凝土重力坝FRP片材表面加固抗震性能研究

如何提高混凝土重力坝薄弱位置的抗震性能是国内外大坝抗震研究的热点问题。本文基于等价静力非线性方法,采用考虑混凝土细观非均匀特性的混凝土损伤模型,研究FRP片材表面加固大坝薄弱位置的抗震有效性。以2座不同形态的混凝土重力坝A、B为例,分别进行坝踵FRP片材表面加固研究和折坡处FRP片材表面加固研究,分析加固前后坝体的应力状态、裂缝扩展情况和破坏形态。数值模拟结果表明:坝踵处采用FRP片材加固可以很好地增强坝体的抗震性能,有效地抑制裂缝的产生和发展;折坡处采用FRP片材加固在一定程度上可以提高坝体的抗震性能,下游坝身加固与否对提高大坝的抗震性能影响不大。

FRP片材加固混凝土梁的内力分析

FRP片材加固混凝土梁的内力分析是工程中的重要问题。对FRP片材加固混凝土梁的内力分析采用了一种比较方便而且有效的方法—链杆法。计算了在均布荷载和集中荷载下,不同长度的FRP片材对混凝土梁内力的影响,得出了FRP片材的有效粘结长度。通过其他试验结果进行对比分析,验证了由链杆法求得的有效粘结长度的合理性。

FRP片材加固混凝土板研究进展

为研究FRP片材对加固混凝土板性能的影响,本文结合国内外学者对FRP加固混凝土板的受弯性能、承载力、疲劳性能及耐火性能等方面的研究进行了探讨。从已有的研究成果中可以发现,FRP加固混凝土结构的研究主要是对短期性能和承载力方面的研究,而对FRP加固混凝土结构长期性能和耐久性能方面研究较少,对于FRP片材加固混凝土板的试验研究和理论分析方面的剥离破坏开展则更少。因此,对FRP片材加固凝土板的研究具有一定的实际意义和工程前景。