填充墙对GFRP筋混凝土框架结构抗震性能的影响

为研究填充墙对玻璃纤维增强复合材料(GFRP,Glass Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土框架结构抗震性能的影响,设计制作了两个以GFRP筋作为梁柱主筋三层两跨的1/4缩尺框架模型,进行地震模拟振动台试验。其中模型一为无填充墙的GFRP筋混凝土框架结构,模型二为在三个外立面砌筑填充墙的GFRP筋混凝土框架结构。结果表明:GFRP筋替代钢筋作为混凝土框架结构梁柱受力加强筋,不仅表现出良好的受力性能,同时还表现出良好的变形性能和变形可恢复性能,可以有效提高结构的抗震性能;填充墙与结构之间相互连接、互相制约形成新的协同工作体系,改变了原有框架结构的受力机理,共同承担外部地震荷载;填充墙的存在增强了框架结构的整体刚度,提高了结构的抗震性能,减小了结构的损伤程度,具有较好的抗震能力和抗倒塌能力;建议设计时充分考虑填充墙对框架结构的受力变形性能影响,优化抗震构造措施,保证结构经济与安全。

FRP筋混凝土框架梁柱节点的抗震性能研究

为了深入研究FRP筋混凝土框架梁柱节点的抗震性能,以提高建筑结构在地震作用下的安全性和可靠性,进行了一系列的试验研究与有限元分析。分别选取BFRP筋、GFRP筋和普通钢筋作为受力筋,制作钢筋混凝土框架梁柱节点试件,对其开展拟静力往复加载试验,分析不同类型节点的破坏模式、受力性能。结果表明:FRP筋混凝土框架梁柱节点的最大承载力及相应水平位移高于普通钢筋混凝土节点,在抗震性能方面具有更高的整体承载能力,能有效吸收和分散能量,减少结构损伤,其滞回曲线变化趋势显示在加载过程中具有较好的稳定性和延性,不同类型FRP筋的力学性能参数对节点抗震性能有直接影响,使得FRP筋混凝土框架结构在地震频发地区具有更高的安全性和实用性,为建筑结构抗震设计提供了重要的理论依据和实践参考。

纤维增强复合材料(FRP)配筋混凝土结构研究综述

新型建材纤维增强复合材料(FRP)具有高抗拉强度、低密度和耐腐蚀性能优良等特性,是一种具有巨大潜力的工程材料。如今,传统的钢筋混凝土结构面临钢筋易锈蚀的问题,给社会造成了较大的经济损失,维护和修复成本高昂。通过在特定环境中将钢筋替换为FRP筋,不仅能够有效解决钢筋混凝土结构的耐久性问题,而且能够进一步优化其工作性能,延长使用寿命,降低维护成本。首先简述了FRP筋混凝土结构的国内外研究进展,随后对FRP筋、FRP筋混凝土及预应力FRP筋混凝土结构的特性进行了阐述,最后对FRP筋混凝土结构的重要发展问题进行了总结,并对其未来的发展前景进行了展望。

FRP筋混凝土短梁抗剪性能试验研究及承载力计算

为分析梁高、剪跨比、腹筋率等参数对纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土短梁抗剪承载力的定量影响,并验证前期基于拉杆拱模型提出的抗剪承载力计算方法的科学合理性,对11根玄武岩FRP筋混凝土短梁开展了剪切破坏试验,试验梁最大梁高为1.2 m.试验结果表明,梁高、剪跨比、水平腹筋率、竖向腹筋率均对FRP筋混凝土短梁的抗剪承载力有显著影响.当梁高由300 mm增大到1200 mm,试验梁的无量纲极限抗剪强度下降46.7%.当水平腹筋率由0增大至1.0%,试验梁的无量纲极限抗剪强度提高40.5%.基于拉杆拱模型提出的抗剪承载力计算式可以合理反映梁高、剪跨比、水平腹筋率等因素的影响规律,计算结果与本试验结果及搜集试验数据均吻合良好.

B/CFRP筋海水海砂活性粉末混凝土梁抗弯性能研究

为研究B/CFRP-SSRPC结构的抗弯性能,以配筋率及梁截面高度为研究因素,对5根B/CFRP-SSRPC梁开展四点弯曲试验研究,探究研究因素对B/CFRP-SSRPC梁极限承载力、跨中挠度及破坏模式等的影响规律.试验结果表明:增大配筋率仅对试验梁开裂后抗弯性能有明显提升,增大梁截面高度对试验梁开裂前及开裂后抗弯性能均有提升,且对试验梁开裂前抗弯性能的提升更明显;所有试验梁均为脆性破坏,破坏模式与配筋率密切相关;现行中国、美国两国FRP筋普通混凝土结构设计规范均低估了B/CFRP-SSRPC梁的抗弯承载力及抗剪承载力,计算误差分别受试验梁的破坏模式及剪跨比影响.

配置多重复合箍筋的钢筋混凝土框架结构抗震性能

设计并制作了3根配置多重复合箍筋的钢筋混凝土柱,进行了低周反复荷载试验,基于Mander模型和修正Kent-Park模型建立了框架柱在不同约束条件下混凝土的本构模型,采用OpenSees对混凝土柱试件进行了有限元分析;通过与混凝土框架柱的试验结果对比,验证了多重复合箍筋约束的混凝土本构关系和框架柱建模的合理性,进一步建立了配置多重复合箍筋的钢筋混凝土复杂框架结构的有限元分析模型,并进行了时程反应分析。结果表明:3根多重复合箍筋约束混凝土柱的滞回曲线均呈较为饱满的弓形,表现出良好的塑性变形性能和耗能能力;有限元模拟结果中的峰值荷载与试验结果较为接近,滞回曲线形状与试验结果基本吻合,建立的有限元模型能较准确地分析该类复合配筋柱的受力性能;复杂框架结构的顶点位移在天津波作用下最大,在X,Y方向分别为341 mm和500 mm,结构整体位移角分别为1/120和1/82;最大层间位移角出现在框架结构第3层,在X方向和Y方向分别为1/66和1/57,均能够满足现行抗震设计规范要求;该钢筋混凝土框架结构的屈服顺序为梁端先于柱端发生屈服,实现了预期的"强柱弱梁"地震破坏机制。

钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构非线性地震反应分析

钢-纤维复合筋是一种耐腐蚀、具有稳定二次刚度等特性的新型结构材料。开展了钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的非线性地震反应研究工作,由复合筋的应力-应变本构关系出发,利用修正Gauss-Radau积分法推导了杆件单元柔度矩阵,并用于框架结构非线性时程响应分析。参考现行规范设计了一个8度区的普通钢筋混凝土多层框架结构和一个对比钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构,比较了两个结构在相同地震输入下结构自振周期变化率、非线性时程响应和杆端出铰时间和位置等抗震性能指标。结果表明:在多遇和罕遇地震动输入下,配置钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的最大弹塑性位移与层间转角等指标比普通钢筋的框架结构有所减小;在罕遇水准的地面运动输入下结构自振周期变化率小于RC框架结构,结构刚度退化和损伤程度更小;杆端出铰时间相对更晚、数量更少且更易形成梁铰塑性耗能机制。钢-玄武岩纤维复合筋可充分利用材料的强度,通过合理配置钢筋与玄武岩纤维的比例能够有效控制框架结构的塑性变形、减小结构残余位移,从而减小重力二阶效应对柱的不利影响,改善结构在大震下的性能,确保大震不倒的安全性能目标。

基于ABAQUS梁单元的钢筋混凝土框架结构数值模拟

以三层两跨的钢筋混凝土平面框架结构的非线性受力全过程试验研究为背景,通过材性试验标定了混凝土和钢筋的材料参数,应用ABAQUS对钢筋混凝土框架进行有限元建模并对其进行数值模拟。在数值模拟中,框架结构采用梁单元建模。混凝土的受拉本构关系考虑受拉刚化效应,混凝土的受压本构关系考虑箍筋对混凝土的约束作用将素混凝土本构关系修正为约束混凝土本构关系。混凝土的本构关系分别采用ABAQUS自带的损伤塑性模型(CDP)、《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)推荐的本构关系。其中,规范推荐的本构关系采用两组参数,分别为根据材性试验测定的参数和规范推荐的参数,并分别将三者模拟的结果与试验结果进行了对比,表明采用经过参数标定的损伤塑性模型能够较好地模拟框架结构的受力行为。在缺乏试验的情况下,直接采用我国规范建议的混凝土本构关系,亦可较好地进行混凝土框架结构的数值模拟分析。

FRP筋-钢筋混合配筋的超高性能混凝土梁受弯有限元分析

研究配筋率、混合配筋等效配筋率、FRP筋面积比、UHPC抗拉强度、钢筋配置形式对UHPC梁受弯性能的影响。分析各参数对UHPC梁屈服荷载、峰值荷载、挠度及破坏形式的影响。结果表明:随着配筋率的增加,纯钢筋UHPC梁刚度、屈服荷载、峰值荷载及对应的挠度均得到不同程度提高;UHPC混合配筋梁随FRP筋面积比的增大,峰值荷载及峰值荷载挠度增大,UHPC混合配筋梁的抗变形能力变差;随UHPC抗拉强度的提升,UHPC梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载增大,对应的挠度减小;采用双层布置的UHPC混合配筋梁比单层布置梁屈服荷载、峰值荷载小。本文为FRP-钢筋混合配筋UHPC结构的工程应用提供参考。

冻融循环下FRP筋混凝土界面黏结强度预测

在冻融、腐蚀等恶劣服役环境下,用纤维增强复合材料(FRP)代替钢筋来提升混凝土结构的耐久性,已越来越多地应用在土木工程中.针对冻融循环下FRP筋混凝土界面黏结机理复杂,反映界面性能的理论模型难以构建问题,基于文献中110组冻融循环下FRP筋混凝土拉拔试验数据,采用遗传算法优化的反向传播神经网络(GA-BPNN)预测FRP筋混凝土界面黏结强度,通过分析权值矩阵的参数敏感性,筛选界面黏结强度的主要影响参数并以此为变量,运用基因表达式编程(GEP)方法建立界面黏结强度的计算公式.与目前文献中仅有的两个理论模型相比,所提公式在计算冻融循环下FRP筋混凝土界面黏结强度时精度更高、泛化性能更强.

钢-GFRP复合筋与混凝土黏结性能试验研究

钢-FRP复合筋(SFCBs)是一种采用纤维包裹钢筋的新型复合筋材,因兼具良好的耐久性能与延性,可用于替代钢筋作为混凝土结构的增强筋材。进行了玻璃纤维型SFCBs与混凝土黏结性能试验研究,分析了SFCBs-混凝土界面黏结滑移受力机理,探讨了混凝土强度对SFCBs与混凝土黏结性能的影响规律,建立了SFCBs与混凝土黏结滑移模型。结果表明:SFCBs-混凝土界面的失效模式为界面咬合处肋和混凝土的剪切,与FRP筋相似;SFCBs-混凝土界面的黏结滑移关系曲线分为4个阶段,在残余阶段表现为波浪形的再次咬合行为,可以用修正形状系数后的Zheng&Xue模型来表示;筋材的变形能力和混凝土强度都会显著影响黏结性能。

FRP筋与海水海砂混凝土界面粘结性能研究进展

利用海水和海砂替代淡水与河砂制备海水海砂混凝土(SWSSC)可有效解决岛礁建筑及海洋、港口工程结构建设施工材料运输成本高、周期长等问题,但是在海洋建筑物中使用普通钢筋与海水海砂混凝土会加剧钢筋的锈蚀。近年来,采用纤维增强聚合物(FRP)筋材替代普通钢筋应用于SWSSC有效解决了海水海砂中氯盐引起的钢筋锈蚀问题。本文总结了FRP筋与SWSSC界面粘结性能退化规律,分析了不同环境下FRP筋-混凝土粘结强度的失效机理,并探讨了纤维类型、嵌入长度、筋材直径、FRP筋表面类型以及混凝土抗压强度等对其界面粘结性能影响,进一步归纳了现有的粘结滑移本构模型,为FRP筋在SWSSC中的实际应用提供科学依据。

FRP筋海水海砂混凝土构件力学性能研究

采用环保节能型材料替代混凝土中的组分,通过掺入耐腐蚀性纤维材料,提高混凝土的抗腐蚀性能。对该增强混凝土的抗压强度及方差结果进行比较分析,证明了替代方案的可行性和有效性。参数分析显示,增加纤维含量、长度和直径,并提高纤维自身强度以及均匀分布对该类混凝土的抗压强度具有促进作用。其中,纤维含量对其抗压强度影响显著,而纤维长度影响较小;纤维直径、类型以及分布情况则介于以上两个参数之间。

FRP筋增强海水海砂混凝土材料与构件耐久性能综述

将纤维增强复合材料(FRP)应用在海水海砂混凝土(SSC)中可避免氯离子引起的钢筋腐蚀,但FRP增强海水海砂混凝土(FRP-SSC)结构在恶劣环境中仍存在耐久性问题。依据现有文献研究成果,梳理了海洋环境下FRP筋、SSC以及FRP-SSC构件的耐久性。结果表明:在混凝土的碱性环境以及海水海砂中盐离子的共同作用下,FRP筋的力学性能退化程度与变异性提高,FRP筋与SSC的黏结强度降低;海水和海砂中盐离子的引入加快了水化反应,提高了SSC的密实度与耐久性,提高了SSC的耐久性;海洋环境作用导致FRP筋力学性能退化及FRP筋/钢-FRP复合筋(SFCB)与SSC的黏结强度降低,削弱了SSC构件承载力,改变了构件破坏模式,SSC构件承载力随再生粗骨料(RCA)取代率提高而降低;建议以FRP筋与SSC力学性能变异性量化和基于时变可靠度的构件设计方法作为今后进一步研究的方向。

基于试验数据分析的FRP筋混凝土梁抗弯承载力预测方法

新型纤维增强复合材料(FRP)被视为一种可取代钢筋的理想增强材料,在岛礁及近海工程中得到广泛应用。参照相关规范的参数规定及基本假定,对国内外89根FRP筋混凝土梁的试验数据进行统计分析,引入无量纲化参数μp,建立了一种基于试验数据分析的抗弯承载力预测方法,并与我国现行规范中的计算方法进行对比分析,验证了本文提出预测方法的可靠性和预测精度。结果表明:基于试验数据分析的FRP筋混凝土梁抗弯承载力预测结果与试验结果吻合较好,M_(pre)/M_(exp)平均比值为0.96~1.03,为FRP筋混凝土梁极限承载力评估提供了一种新途径。

基于PSO-RF的FRP筋与混凝土间黏结强度预测模型

与钢筋相比,FRP筋具有抗疲劳、低磁性和耐腐蚀等优势,在不利工程环境中的应用越来越普遍。然而,现有FRP筋与混凝土间黏结性能预测模型的适用范围较小,预测精度较低。为此,本文收集了170组铰接梁试验数据,并在此基础上利用粒子群算法优化随机森林算法(PSO-RF)建立了FRP筋与混凝土间的黏结强度模型。将PSO-RF模型与RF模型和五个现有模型进行对比,各模型的预测结果通过决定系数R2和平均绝对值误差MAE等统计指标进行评价。PSO-RF模型的R2和MAE值分别为0.9396和1.0143,可以为FRP筋在混凝土中的应用提供有价值的参考。与现有模型相比,PSO-RF模型的R2和MAE值分别提高了141.9%和81.3%,预测性能提升明显。模型的参数重要性分析结果表明,黏结长度和混凝土抗压强度对模型的预测结果影响较大,重要性系数分别为22.35%和18.3%。

关于钢筋混凝土框架结构施工中的若干问题

在钢筋混凝土框架结构施工中,可采用整体骨架的方法保证柱节点箍筋的间距与数量;采用设置垂直交界面的方法解决混凝土强度等级不同的问题;框架梁交叉时应以一向为主,并在保护层厚度偏大的另一向梁端加铺一层钢丝网;根据规范的机械锚固作法解决屋面框架边柱节点钢筋锚固问题。

影响FRP筋与混凝土粘结性能的因素分析

FRP筋是一种新型的复合材料,由于其具有重量轻、强度高、耐腐蚀和抗疲劳等特点,在工程结构中得到了广泛的应用。但是FRP筋与混凝土之间的粘结性能是决定FRP筋能否充分发挥作用的关键。对FRP筋与混凝土粘结性能影响因素的研究,将为FRP筋在工程结构中应用提供参考。

FRP筋在泵站基坑围护结构中的应用研究

为了保障泵站基坑围护结构的安全。本文分别使用CFRP筋和GFRP筋对泵站基坑围护结构钢筋混凝土“T”形梁进行加固,开展受弯试验与数值模拟。结果表明:(1)FRP筋弹性模量对剪切强度增强的重要影响。随着FRP弹性模量从46 GPa增至130 GPa,梁的剪切强度增加了28.1 kN(37.2%)。(2)CFRP加固梁比未加固的对照梁和GFRP加固梁具有更高的开裂后刚度。(3)有限元参数研究表明,随着钢筋对FRP配筋比率增加,梁的剪切强度增幅不断下降。

解决钢筋混凝土框架结构施工中质量问题的有效措施

钢筋混凝土框架结构在我国得到了广泛应用,本文通过浅谈钢筋混凝土框架结构各结构中的质量缺陷,粱柱节点箍筋施工、钢筋混凝土强度等级、保护层厚度等方面的常见问题,对钢筋混凝土框架结构施工方法提出改进意见,从而探讨如何解决钢筋混凝土框架结构施工中的各类质量问题。