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。

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.

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。

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。

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筋混凝土梁斜截面破坏机理探讨

分析了集中荷载对称加载条件下FRP筋混凝土梁斜截面受力破坏过程、破坏形态,探讨了FRP筋混凝土梁斜截面的抗剪机理。采用统计分析的方法,在一定容量样本数据的基础上,研究了FRP筋混凝土梁斜截面承载力的计算。

预应力FRP筋混凝土梁的有限元建模与受力性能分析

介绍了有限元软件ANSYS在预应力FRP筋混凝土梁非线性分析中的应用,论述了混凝土和FRP筋的单元选择、本构关系、预应力施加等问题及建模求解的过程,对一根无粘结预应力FRP筋混凝土试验梁进行有限元分析,得到梁的荷载-变形曲线,通过与试验数据对比验证了模型的可靠性。

中美FRP筋混凝土梁正截面承载力计算的对比研究

基于FRP筋混凝土梁的设计理论,从结构构件的设计表达式、混凝土强度取值、FRP筋强度取值、正截面受弯承载力计算公式和实例计算结果,分析对比我国规范《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB50608—2010)和美国规范ACI440.1R-15之间的差别与联系。结果表明,两国规范在计算FRP筋混凝土梁正截面受弯承载力都要考虑一定的安全系数,无论纵向配筋率小于界限配筋率还是大于界限配筋率时,美国规范的强度折减系数都比我国规范要大一些,并且随着配筋率的增大,受弯承载力也随之增大。

FRP筋混凝土梁研究现状简述

钢筋易锈蚀的特性严重影响了构件的耐久性,从而大大缩短了建筑物的安全使用寿命。纤维增强复合材料(FRP)筋是钢筋的一种潜在的替代物,具有广阔的应用前景。近年来,FRP筋混凝土梁受到了国内外学者的广泛研究。本文综述了FRP筋混凝土梁在常温状态下的抗弯和抗剪性能以及高温状态下构件受弯性能。并指出FRP筋混凝土梁与钢筋混凝土梁之间存在的主要性能区别,并对FRP筋混凝土梁的研究方向提出了展望。

FRP筋混凝土梁受剪承载力计算方法

在GB 50608—2020《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中,纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土梁受剪承载力计算方法尚不能很好地反映尺寸效应及剪跨比的影响。为此,搜集了650组FRP筋混凝土梁受剪承载力研究数据(其中无腹筋梁511组,有腹筋梁139组),并采用灰度关联法,分析剪跨比、尺寸效应、纵筋配筋率及配箍率对FRP筋混凝土梁受剪承载力影响的重要程度,提出考虑尺寸效应、纵筋配筋率、剪跨比影响的受剪承载力修正系数及箍筋影响安全系数,结合GB 50608—2020中的计算公式,建立修正的FRP筋混凝土梁受剪承载力计算方法。通过与试验数据的对比,验证了该方法的有效性。研究结果表明:修正的受剪承载力计算公式可以较好地反映剪跨比、尺寸效应及配筋率的影响规律,且从受剪承载力计算结果的均值、变异系数和安全度等方面均有改进,可应用于FRP筋混凝土梁受剪设计。

FRP筋再生混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究FRP筋再生混凝土(RAC)梁受弯性能,试验制作八根FRP筋再生混凝土梁(其中GFRP筋和BFRP筋再生混凝土梁的数量分别为六根和两根),通过四点弯曲试验研究再生骨料(RA)替代率与FRP筋类型对梁破坏模式、挠度和承载力等性能的影响。试验结果表明:(1)梁的开裂荷载和极限承载力均随着再生骨料替代率的增加而下降,且破坏模式也逐渐由正截面混凝土受压破坏转为斜拉破坏;(2)BFRP筋弹性模量的提高使梁的混凝土受压区高度增加,正截面承载力增加,而斜截面承载力提高较少,从而使BFRP筋再生混凝土梁发生斜拉破坏;(3)规范计算得到的FRP筋再生混凝土梁承载力安全储备略显不足,建议实际配筋率为平衡配筋率ρfb的1~1.5倍时,设计值取规范计算值的0.8倍;(4)GB与ACI挠度计算值均与试验值拟合程度较好,能很好地预测FRP筋再生混凝土梁的挠度值。

FRP筋钢纤维混凝土梁延性性能研究

以钢纤维体积率(0、0.5%、1.0%、1.0%/0)以及玻璃纤维增强复合材料筋(GFRP筋)和碳纤维增强复合材料筋(CFRP筋)两种筋材为试验变量,进行了6根纤维增强复合材料筋(FRP筋)混凝土构件的受弯性能试验,用以评价钢纤维体积率对FRP混凝土构件的延性提升效果。试验结果表明,随着钢纤维掺量的添加,FRP筋混凝土梁的延性指标提升了16%～48%,极限承载力提高了5%～13%,说明钢纤维的掺加对FRP筋混凝土梁的延性指标和承载力有积极作用。

纤维塑料筋混凝土梁长期性能研究进展

对国内外纤维塑料筋(FRP筋)混凝土梁长期性能试验、时随分析和设计计算方法的研究进展进行综述与分析:首先介绍不同种类FRP筋的应力松弛试验,研究表明AFRP筋的应力松弛较CFRP筋更为显著;总结预应力与非预应力FRP筋混凝土梁长期性能试验,研究表明采用AFRP筋或较低强度混凝土时,梁的长期变形相对较大;分别阐述基于截面时随曲率的非预应力FRP筋混凝土梁时随分析方法和基于龄期调整有效模量的预应力FRP筋混凝土梁截面时随分析方法;介绍非预应力FRP筋混凝土梁和预应力FRP筋混凝土梁长期变形的设计计算方法;最后对今后FRP筋混凝土梁长期性能研究的发展趋势进行展望。

低速冲击下纤维增强复合筋混凝土梁的动态响应

为了研究纤维增强复合筋(FRP筋)混凝土梁的动态响应特性,通过落锤冲击试验探讨了无箍筋FRP筋混凝土梁在不同冲击速度、纵向配筋和剪跨比下的破坏过程,以及能量转换与耗散问题。结果表明,FRP筋梁构件的破坏过程可分为4个阶段:冲击响应阶段、损伤起裂阶段、裂缝发展阶段和回弹阶段;在假定FRP筋混凝土梁在落锤冲击下的位移分布形式为正弦分布的基础上,利用虚功原理得到了广义惯性力的计算公式。通过对冲击力时程曲线与惯性力、支反力两者之和的时程曲线进行比较分析,验证了RC梁惯性力计算公式用于FRP筋混凝土梁的计算依然能够保证其精度。该研究对于FRP筋混凝土梁在冲击荷载下的破坏分析及设计具有参考意义。

GFRP筋橡胶集料混凝土梁受弯性能

为提高纤维增强聚合物复合材料(FRP)筋混凝土梁抗裂性能,改善其脆性破坏特征,将玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)筋与橡胶集料混凝土共同应用于梁构件中。采用ABAQUS对GFRP筋橡胶集料混凝土梁的受弯性能进行有限元模拟及参数分析,探究了橡胶掺量、GFRP筋配筋率、混凝土强度等级及截面高度对梁受弯性能的影响。结果表明:增加混凝土中橡胶颗粒的掺量可提高梁的开裂荷载,当橡胶掺量为15%时,开裂荷载提高了29%;增加配筋率可提高梁的开裂荷载和承载力,当受拉筋直径由10 mm增加至18 mm时,橡胶掺量为10%的GFRP筋橡胶混凝土梁开裂荷载提高了约15%,承载力提高了约85%,但配筋率增加至一定数值后,其影响不再明显;提高橡胶混凝土强度等级,可提高梁的开裂荷载及承载力,当橡胶混凝土强度等级由C25提高至C40时,开裂荷载提了高约53.7%,承载力提高了约23%;为更好地满足正常使用极限状态,GFRP筋橡胶混凝土梁的截面高度宜适当增加。

部分塑料纤维筋混凝土梁受弯性能非线性全过程分析

从材料的本构关系出发,采用加曲率的方法得到了部分塑料纤维(FRP)筋混凝土梁的弯矩-曲率关系,根据材料力学方法求出部分FRP筋混凝土梁的荷载-挠度曲线。编制了部分FRP筋混凝土全过程分析程序,将计算值与试验值进行对比,验证了程序正确性。

复材纤维筋混凝土梁抗弯力学性能研究

考虑复材纤维(FRP)筋与混凝土之间的拉伸刚化现象,建立了FRP筋混凝土梁的条带法分析程序,对FRP筋混凝土梁的弯曲过程进行数值模拟分析。基于数值结果提出了弯矩-曲率三线性简化模型,该模型可以较好地模拟FRP筋混凝土梁的抗弯性能。在试验验证的基础上,探讨了配筋率及混凝土强度等因素对FRP筋混凝土梁弯曲性能的影响。