预制混凝土夹心保温墙体GFRP连接件抗剪性能研究

纤维增强材料连接件因导热系数低、耐久性好等特点,在建筑外墙中具有广阔的工程应用前景。然而,纤维增强材料连接件抗剪性能较差,有必要开展采用纤维增强材料连接件的墙板抗剪性能研究。利用Abaqus有限元软件,选择合理的混凝土和连接件本构模型,建立4种不同类型连接件的数值模型。通过与试验结果进行对比,证明所建模型的有效性。随后探讨混凝土等级、连接件数量、连接件布置方式对夹心保温墙板抗剪承载力的影响。研究结果表明,提高混凝土等级能够提高部分夹心保温墙板在破坏阶段的承载力,但提升能力十分有限;连接件水平布置比垂直布置的墙板承载力略高;对于使用棒状及类似形状连接件的夹心保温墙板,增加连接件数量是最直接提高抗剪能力的方式。最后,分析了夹心保温墙板不同的失效模式及其计算方法。

带剪力键的GFRP箱型桥面板拉挤成型工艺

带剪力键的GFRP箱型桥面板是一种新型结构构件,在桥梁结构中有广阔的应用前景。提出了T形开孔板肋和矩形开孔板肋GFRP箱型桥面板,设计了配套的预成型模具和成型模具,确定了基体、纤维增强塑料、脱模薄膜的选用原则,对带剪力键的GFRP箱型桥面板一次拉挤成型工艺流程中的关键技术和工艺参数进行了分析和研究,基于提出的一次拉挤成型技术生产出了GFRP箱型桥面板,材性试验结果表明GFRP具备了较好的力学性能,可供工程设计与施工参考。

T形肋GFRP抗剪连接件的静载推出试验

为改善玻璃纤维增强塑料(GFRP)与混凝土的界面粘结性能,进行了3组共计9个T形肋GFRP抗剪连接件的静载推出试验,主要考虑了T形肋内开孔及横向穿孔钢筋2个参数对其抗剪性能的影响,得到了破坏形态、裂缝分布规律及荷载-相对滑移关系,分析了T形肋对GFRP抗剪连接件粘结滑移性能、极限承载力以及破坏机理的影响。基于试验得到的破坏机理建立了T形肋GFRP抗剪连接件的极限承载力计算公式。结果表明:T形肋增加了GFRP抗剪连接件与混凝土的接触面积,提高了界面的粘结力;界面出现滑移后,T形肋孔内的混凝土榫或钢筋混凝土榫能提供更好的抗剪性能;孔内是否配置横向穿孔钢筋将导致试件出现2种不同的破坏形态。

带剪力键的GFRP空心箱型构件施工阶段受力性能试验研究

通过GFRP空心箱型构件施工阶段的受力性能试验,得到了GFRP空心箱型构件的荷载–挠度及荷载–应变曲线。进一步探讨了所设计的GFRP空心箱型构件结构的合理性及作为无支撑施工模板使用的可行性等问题;肋的截面形式、开孔数量对GFRP空心箱型构件受力性能的影响。通过对GFRP空心箱型构件在施工阶段的静力分析,给出了施工阶段构件的承载力和挠度计算公式,并进行了验证。试验结果表明,所设计的GFRP空心箱型构件形式合理,参数实测值远远小于规范允许值,满足规范对模板刚度和强度的要求,可作为施工模板在实际工程中使用。

基于板式GFRP剪力连接件的预制混凝土三明治板的组合度研究

通过基于板式GFRP剪力连接件的预制混凝土三明治板试件的静力受弯试验,进行了刚度及承载力组合度的计算,并基于通用有限元软件ANSYS建立试件的三维有限元力学模型,对其受力全过程进行了数值模拟。在验证了有限元分析模型准确性的基础上,对预制混凝土三明治板在不同板式GFRP连接件布置方式、材料性能、几何尺寸的整体刚度进行了分析,并将之与完全组合板刚度的理论值进行了对比(两者比值定义为刚度组合度)。分析结果表明:随剪跨段板式GFRP剪力连接件的抗剪刚度的提高,预制混凝土三明治板的刚度组合度呈非线性增长趋势,但其增长幅度逐渐变缓;随着保温层厚度的增加,刚度组合度有较大幅度的降低,但随着剪力连接件厚度的增加,刚度组合度对保温层厚度的敏感性下降。有限元分析结果亦表明:板式GFRP连接件对三明治板承载力组合度的影响没有对刚度组合度的影响显著;按照现有的板式GFRP剪力连接件设计方法很难达到完全组合的效果,在设计中应充分考虑对刚度的折减。

带剪力键的GFRP-混凝土空心箱型组合板受力性能试验研究

为研究不同剪力键条件下GFRP-混凝土空心箱型组合板的受力性能,进行了4个带剪力键组合板试件的静力弯曲试验,分析了开孔间距、截面形式等参数对试件破坏机制、极限承载力的影响,并得到了不同参数影响下试件的裂缝分布规律、荷载-应变曲线、荷载-滑移曲线、跨中沿截面高度应变分布的演化规律等内容。试验结果表明:试件破坏形态为跨中截面受压区混凝土被压碎;由于界面出现滑移导致剪力键破坏,但其整体工作性能良好,表明此新型组合结构具有良好的受力性能及协同变形能力;影响组合板受弯极限承载力的关键参数在于开孔间距大小,对比不同开孔间距试件,减小开孔间距能提高试件承载力,降低界面滑移;截面形式对于试件的极限承载力没有明显的影响,T形肋与矩形肋相比可以有效降低组合结构交界面的滑移量。基于试验结果并参考现行设计规范,提出了一种带剪力键的GFRP-混凝土空心箱型组合板抗弯承载力计算方法。计算值与试验值比较表明:所提方法可以有效预测GFRP-混凝土空心箱型组合板的抗弯承载力,且具有一定的安全储备,可供工程设计参考。

十字形截面玻璃纤维复材拉结件预制混凝土夹芯保温外墙板受弯性能研究

为研究十字形截面玻璃纤维复材（GFRP）拉结件的截面面积、布置方式对预制混凝土夹芯保温外墙板的变形、承载能力和组合度的影响,利用十字形截面GFRP拉结件对6块预制混凝土夹芯保温外墙板进行静力受弯试验和组合度计算分析。结果表明：6块预制混凝土夹芯保温外墙板的破坏形态均为适筋混凝土受弯构件延性破坏。采用的两种拉结件分别为a型拉结件和b型拉结件,a型拉结件截面面积为b型拉结件截面面积的2. 46倍,a型拉结件试件相比b型拉结件试件承载力提高约30%;十字形截面GRFP拉结件的布置排数增多、间距减少,将使预制混凝土夹芯保温外墙板的承载力组合度略有提高,而对墙体刚度组合度无明显影响。结果表明,该类十字形截面拉结件夹芯保温外墙板为弱组合度夹芯保温外墙板。

T形肋开孔玻璃纤维增强材料抗剪键受力性能试验

为提高玻璃纤维增强材料GFRP与混凝土的界面黏结性能,提出了一种新型T形肋开孔GFRP抗剪键,可应用于受力复杂的组合梁、板设计。通过推出试验测试了这种新型抗剪键的基本力学性能,得到了其破坏形态、裂缝分布规律及荷载-相对滑移曲线。试验结果表明:界面出现滑移后,T形肋开孔GFRP抗剪键能提供较好的抗剪变形能力;最终混凝土突然出现剪切破坏,GFRP抗剪键基本完整;对于孔内无穿孔钢筋的T形肋开孔GFRP抗剪键呈现出与开孔钢板连接件相似的破坏机理,其承载力取决于左右两边混凝土块的抗剪能力与穿过T形肋孔洞的混凝土榫所提供的抗剪销栓力。基于试验得到的破坏机理建立了T形肋开孔GFRP抗剪键的极限承载力计算公式,计算结果表明:该公式具备足够的安全富余系数,可供工程设计参考。