GFRP复合材料与砖界面粘结性能的数值模拟

纤维复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)加固砌体结构剥离破坏是一种常见的破坏形式。对玻璃纤维复合材料(GFRP)和砖粘结界面进行数值模拟,用Solid65单元和Shell41单元分别模拟砖和GFRP,采用接触单元的方法,用"接触对"将砖实体单元和GFRP单元连接在一起,研究粘结界面的应力、应变分布特点和破坏过程。分析结果表明用有限元模拟分析粘结界面应力状态具有一定的可行性。

GFRP复合材料加固带壁柱砖墙抗震性能试验研究

对玻璃纤维复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,GFRP)加固带壁柱砖墙抗震性能进行试验研究。通过1片未加固带壁柱砖墙和8片GFRP加固带壁柱砖墙在低周往复荷载作用下的抗震性能试验,阐述了各试件的破坏特征;研究GFRP加固前后墙体的滞回特性、刚度及退化特性、变形性能、耗能性能等变化规律,以及加固方式、加固量和“对拉”锚固措施对加固效果的影响。研究结果表明:加固方式对墙体的刚度退化性能和变形性能影响不大,但对墙体的耗能性能影响较明显;按照本文提出的加固方式粘贴GFRP能够有效地提高墙体的极限荷载、减缓墙体的刚度退化、增强其变形能力和耗能能力;同时考虑采用混合加固方式、增大加固量、采用锚固措施三因素时,墙体的抗震性能较好。

GFRP复合材料加固带壁柱砖墙抗剪性能试验研究

通过5片带壁柱的墙体试件(其中包括1个对比墙),主要研究了玻璃纤维复合材料(G lass F iber Re inforced Polym er,GFRP)加固后的墙体抗剪性能。结果显示,通过GFRP的加固,带壁柱砖墙的极限荷载、极限位移和抗剪刚度都有提高,但提高幅度随加固形式的不同而异。同时,如果对墙体进行不对称加固时,会有明显的墙体扭转及GFRP剥离现象,此时加固效果差。

GFRP复合材料加固带壁柱砌体墙抗剪承载力研究

纤维增强复合材料(FRP)是一种新型的加固材料,其优越的材料力学性能使其在土木工程领域中得到了越来越广泛的应用。通过对玻璃纤维复合材料加固带壁柱砌体墙的抗剪性能的试验和理论研究,提出FRP加固砌体墙的抗剪承载力理论和设计的计算公式。

弯曲与直锚GFRP复合材料抗浮锚杆锚固特性试验研究

玻璃纤维增强聚合物(GFRP)复合材料因其抗拉强度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点,被越来越多地应用于建(构)筑物地抗浮工程中,但弯折后的力学性能研究较少。为研究弯曲GFRP复合材料抗浮锚杆的力学特性,本文基于8根表面黏砂型GFRP复合材料抗浮锚杆和8根螺纹钢筋抗浮锚杆的现场足尺拉拔破坏性试验,研究了直锚、弯曲GFRP复合材料抗浮锚杆在混凝土底板中的锚固特性。试验结果表明:弯曲处理不利于提高GFRP复合材料抗浮锚杆极限承载力,且弯折长度越长,极限承载力降低幅度越大,但可以有效限制锚杆在底板中的位移,且弯折长度越长,位移限制效果越明显。增加锚固长度可以提高抗浮锚杆的极限承载力且有效限制其位移。通过引入抗浮锚杆弯曲处理影响系数讨论了弯曲处理对GFRP复合材料抗浮锚杆锚固特性的影响,并提出了需进一步研究的问题。

纤维增强复合材料在体育器材上的应用

介绍纤维增强复合材料在体育器材领域的应用。主要从纤维增强复合材料应用在体育器材方面的优势,以及选材原则、产品品种、应用实例及现状等方面进行了阐述。

铣削参数对玻璃纤维复合材料铣削力的影响研究

针对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)进行铣削力研究,以切削参数(主轴转速、进给速度、进给量)为自变量进行L27(313)正交试验,分析其对GFRP铣削力的影响。试验表明,铣削力随进给速度、铣削深度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小。对铣削力做多元回归分析,建立相关数学模型并通过显著性分析验证其合理性,有助于分析切削参数对铣削力的影响规律。

硬质合金刀具铣削GFRP材料加工特性的研究

为了获得硬质合金刀具加工玻璃纤维增强复合材料(GFRP)的理想铣削参数,为实际生产提供参考,使用硬质合金柄铣刀对GFRP进行开料铣削加工,以进给速度及主轴转速为铣削因素,以铣削力、铣削温度、表面粗糙度及表面损伤形貌为评价指标,对硬质合金铣刀开料铣削加工GFRP材料的加工特性进行探究。结果表明,随着进给速度的增加,铣削力F((x))与F((y))均呈上升趋势,铣削温度呈下降趋势,表面粗糙度随着温度的下降也呈下降趋势;随着刀具转速的增加,铣削力F((x))与F((y))呈先下降后上升的趋势,并在14000 r/min时达到谷值。同时,GFRP开料加工时顺铣端的表面损伤程度要低于逆铣端,即顺铣可以得到更好的表面质量。因此,在选择GFRP材料的开料加工参数时,应根据刀具参数,在计算出合适的每齿进给量的基础上,尽可能选用较大的进给速度与主轴转速,从而提高加工效率,并在一定程度上减小刀具磨损,提高表面质量,降低成本。

滩涂光伏GFRP管桩原位承载试验及反馈分析研究

目前滩涂光伏基础结构主要采用预应力混凝土(PHC)管桩方案,在经济性与施工便利性上存在一定劣势。为提高滩涂光伏施工效率,针对滩涂场地地基承载力较弱、土方开挖困难等特点,在满足承载性能的基础上,优化桩基础施工便利性,提出采用具有重量优势的纤维复合材料桩——玻璃纤维(GFRP)管桩,探索GFRP管桩的承载性能。通过开展现场承载试验,获取GFRP管桩的承载力表现并与PHC管桩进行对比,同时结合数值模拟进行反馈分析。反馈分析及对比成果显示:PHC管桩能够稳定加载至2.0倍设计荷载,而GFRP管桩加载至1.2倍设计荷载之后出现较大挠度。结果表明GFRP管桩的承载性能满足设计荷载要求,但是在变形控制方面劣于现有PHC管桩方案,相比之下PHC管桩具有更充足的安全裕度。通过对GFRP材料桩基础的研究和探索,提出GFRP管桩制作工艺的改进措施,对GFRP管桩今后需要进一步研究的重点进行了展望。

双腹板工字型GFRP腰梁机械连接力学性能试验研究

为深入研究双腹板工字型玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)腰梁机械连接节点的力学性能,基于无连接和有机械连接2种类型GFRP腰梁的静载试验,分析双腹板工字型GFRP腰梁在三分点对称加荷下的受力特征,明确2种类型腰梁的极限状态和破坏形式。结果表明:GFRP腰梁采用双腹板工字型截面型式,截面的最大应力为183 MPa,是GFRP腰梁纵向抗拉强度的62%,纵向抗压强度的73%(容许压缩承载力的205%),可以使GFRP材料强度得到充分发挥,腰梁稳定性能良好;GFRP腰梁容易出现局部破坏,首先在翼缘板处发生局部失稳,随即引起腹板产生屈曲破坏,翼缘和腹板连接处出现面层剥离和鼓起,腰梁连接处增设的缀板和螺栓可有效地抑制该局部破坏变形;采用螺栓机械连接并在连接处增设同材质缀板,可降低螺栓钻孔对梁体本身截面的削弱作用,使GFRP腰梁的刚度和极限承载能力分别提高17.9%和44.9%,是GFRP腰梁的合理连接方式。研究成果可为GFRP腰梁的推广应用提供参考和借鉴。

废旧GFRP回收及其增强沥青性能

玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)因其优异的力学性能和耐腐蚀性而广泛应用于航空、船舶和风力发电等领域。GFRP的广泛使用导致大量废弃物的产生,对环境造成了巨大的危害,因此废旧GFRP的回收处理问题备受关注。将废旧环氧基GFRP和聚氨酯基GFRP破碎粉末(直径<0.075 mm)作为沥青增强材料,研究了其对沥青基本性能的影响,并对比了硅烷偶联剂对增强作用的影响。结果表明,2种GFRP粉末对沥青的增强作用并不明显,而使用硅烷偶联剂对GFRP粉末进行表面处理后,能够显著改善GFRP粉末与沥青间相互作用,并提高沥青的流变性能和表面自由能,降低玻璃化转变温度,其中硅烷偶联剂对环氧基GFRP的改善效果优于聚氨酯基GFRP。该文为废弃GFRP提供了一种相对有效且环保的物理回收方法,并为纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)的回收利用提供了新思路。

考虑二阶效应GFRP筋-钢筋混合配筋柱承载力计算方法

GFRP筋-钢筋混合配筋柱在土木工程中得到大量应用,进行GFRP筋-钢筋混合配筋混凝土柱偏心受压试验研究,分析配筋面积比、偏心距、混凝土强度以及混凝土保护层厚度等参数对承载力的影响.试件的破坏形式以受压区混凝土压碎破坏为主,受压区GFRP筋鼓曲破坏晚于混凝土破坏.GFRP筋-钢筋混合配筋柱承载力较高,大于GFRP筋混凝土柱.配筋面积比、偏心距、混凝土强度等因素对承载力影响较大,混凝土保护层厚度对承载力影响较小.由于GFRP筋弹性模量较小,使得结构的刚度降低,二阶变形增大,应考虑侧移产生的二次弯矩的影响,通过增大弯矩的方式进行偏压承载力计算.采用界限曲率理论的二阶效应计算方法,引进应变修正系数,基于试验数据得到混合配筋混凝土柱二阶效应弯矩增大系数计算方法.考虑二阶效应的混合配筋偏心受压混凝土柱的承载力的计算结果与试验结果吻合较好.研究结果为混合配筋混凝土柱的工程应用提供理论依据和参考.

内置GFRP管钢管混凝土柱延性非线性分析

利用ABAQUS有限元软件建立内套圆形GFRP(玻璃纤维增强复合材料)管圆钢管混凝土组合柱轴心受压和单向偏心受压模型,研究内套GFRP管厚度、纤维缠绕角度、外层钢管厚度和构件长径比4个因素对构件的位移延性系数的影响,从而得到对构件的延性影响。结果表明:轴压工况下,此组合柱的位移延性系数随着内套圆形GFRP管厚度、长径比的增加而变小,随着外层钢管厚度递增而变大,GFRP管纤维缠绕角度在75°~90°对构件位移延性系数提升效果最好;偏压工况下,内套GFRP管厚度对组合柱的位移延性系数影响规律不明显,外层钢管厚度对构件的位移延性系数前期影响不大,但对后期影响显著,随着构件的长径比增大,构件的位移延性系数呈非线性下降。

网片材料增强土坯砖墙抗震性能有限元分析研究

为了确定一种适用于施工的经济性土坯砖墙增强方案,通过有限元软件ABAQUS,分别建模不同配置方式和不同配纤率的土坯砖墙增强模型,对试件施加竖向荷载和低周反复水平荷载,研究土坯砖墙体在地震作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线的特征以及墙体的水平承载力和变形能力等。研究表明网片材料的加入使得土坯砖墙体内部应力重分布,弥补了土坯砖抗拉强度低的特点;无论配置方式变换还是配纤率变换,土坯砖墙的破坏模式依旧属于剪切破坏;通过量化网片复材增强土坯砖墙抗震性能,其最佳配纤层为间隔一皮砖配置,配纤率为0.338%。

GFRP土钉拉拔特性研究

由于传统土钉材料存在易腐蚀、耐久性差等缺点,近年来以GFRP为代表的新型土钉材料得到了高度重视。针对GFRP土钉受力特性,运用双曲线模型描述其在拉拔过程中剪应力–剪应变关系,采用数值方法求解拉拔控制方程,从而确定轴力、剪应力及位移沿钉长的分布。同时,通过室内GFRP模型土钉的拉拔试验,验证了该模型预测结果的准确性。在此基础上,对土钉直径、土–钉界面抗剪强度、土–钉模量比等参数进行了参数分析,并针对GFRP土钉容许拉拔力的确定提出了按位移控制的思路。

含GFRP筋预应力混凝土管桩抗剪性能试验研究

文章介绍了含玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)配筋预应力混凝土管桩(以下简称"PRC-G桩"),并进行了抗剪性能的对比试验研究。试验结果表明:GFRP筋与混凝土(C80)可以共同作用,能有效发挥材料的高强性能,GFRP筋的配置较大幅度地改善了普通管桩的抗剪性能,其开裂剪力有显著的提高,是规范值的1.12倍;2种类型桩破坏过程相似,均是从支座处首先出现裂缝,沿桩长方向大致20°~30°夹角方向开展延伸,延伸至加载点垂直面时,以平行于桩长方向继续扩展,最后形成贯通面;按等效圆形截面法计算PRC-G桩的开裂剪力是符合设计要求的,且偏于保守。

U型截面GFRP-泡桐木夹层板抗弯性能研究

通过对11个U型截面玻璃纤维增强复合材料（GFRP）-泡桐木夹层板试件的三点弯曲试验研究，探讨了该类型组合截面试件的破坏形态、荷载-变形特性、应变分布和发展特征，并分析了GFRP纤维铺层数、芯材厚度以及跨高比等参数对试件受力特征的影响．结果表明：GFRP纤维铺层数或芯材厚度增加，均能提高试件的极限承载力，且芯材厚度较大的试件，GFRP纤维铺层数增加对其极限承载力的提高更明显．对于芯材厚度为35mm的试件，当纤维铺层从4层增加到6层和8层时，其极限承载力可提高33．70％和66．59％．当跨高比从8增加到18，纤维铺层为4层和6层的试件刚度分别下降了81．94％和78．88％，极限承载力下降了52．OO％和38．16％．与国外现有U型截面GFRP板桩对比，U型截面GFRP-泡桐木夹层板刚度提高率为29．24％～181．97％．

GFRP加固砖墙抗震抗剪承载力的设计公式

基于1片未加固带壁柱墙体和8片玻璃纤维复合材料加固带壁柱墙体抗震试验的试验结果和纤维复合材料的桁架受力模型,并借鉴现行抗震规范中未加固墙体的抗震抗剪设计计算公式,提出了FRP加固带壁柱砖墙抗震抗剪承载力的设计计算公式,试验结果与所得公式计算结果比值的平均值为2.23,样本方差为0.033,可供进一步研究和工程设计参考使用。

采用GFRP橡胶隔震技术的某砌体结构动力响应分析

由于近年来几次地震对中国大陆村镇房屋造成严重震害,适合村镇砌体房屋的低造价隔震技术引起广泛关注,对此开展玻璃纤维增强复合材料(GFRP)隔震技术的研究,完成GFRP橡胶隔震支座的基本力学性能试验研究.隔震支座压剪试验结果显示,GFRP橡胶隔震支座的滞回性能良好.建立村镇典型砌体结构基础隔震的计算模型,采用《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)所规定的隔震设计计算方法,以汶川灾区一座典型砌体结构房屋为对象,研究地震作用下采用GFRP橡胶隔震支座的基础隔震结构的动力响应,研究结果显示在地震作用下隔震房屋响应的加速度峰值明显减少,因此,GFRP隔震技术的隔震和减震效果显著.

GFRP管以及LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的轴压性能

进行了18根GFRP约束高强混凝土圆柱和2根LRSFRP约束高强混凝土圆柱的轴压试验,研究了FRP管材料、直径和壁厚等参数对FRP约束高强混凝土圆柱轴压性能的影响。结果表明,GFRP管约束高强混凝土圆柱的轴压性能存在尺寸效应。即环向约束应力大小相同时,GFRP管约束高强混凝土圆柱的极限承载力和极限应变随着试件尺寸的增大而减小。随着GFRP管壁厚的增大,GFRP管约束高强混凝土圆柱的极限压应力和极限压应变相应提高。LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的延性较GFRP管约束高强混凝土圆柱好。最后,研究了现有FRP管约束混凝土的本构模型对GFRP管和LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的适用性。研究发现Teng等人的模型对GFRP约束高强混凝土圆柱的适用性较好。而现有主要FRP管约束混凝土的本构模型对LRSFRP管约束高强混凝土圆柱的适用性较差。