玄武岩纤维复材筋混凝土梁受弯性能试验研究

利用玄武岩纤维(BFRP)复材筋等强度替代钢筋、等截面替代钢筋以及与钢筋混合配筋形式制作混凝土简支梁,对其进行受弯性能试验,研究不同配筋形式和不同配筋率对梁受弯性能的影响,分析混凝土简支梁的跨中挠度、裂缝分布及宽度、受拉筋应变和承载力,通过对比试验值和理论值,分析试验梁破坏模式。结果表明:在相同荷载作用下,BFRP筋混凝土梁的挠度大于钢筋混凝土梁,而混合配筋混凝土梁介于两者之间;相同配筋率时,BFRP筋混凝土梁的承载力比钢筋混凝土梁的承载力低,尽管BFRP筋没有明显的屈服点,但混合配筋混凝土梁仍表现出较好的延性,为受压区混凝土压碎破坏,在梁完全破坏前提供明显的预兆,破坏模式为适筋破坏; BFRP筋混凝土梁和混合配筋混凝土梁的截面都基本满足平截面假定。     

长期持荷后玄武岩纤维增强聚合物筋钢纤维高强混凝土梁在重复荷载下的变形性能

为了研究经历长期持荷后的玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋钢纤维高强混凝土梁在重复荷载作用下的变形性能,进行了7根BFRP筋钢纤维高强混凝土梁的受弯试验,分析BFRP筋配筋率、钢纤维体积率以及加载水平等因素对梁的变形性能的影响。结果表明:经过10次卸载、加载循环后,受力BFRP筋与混凝土之间的黏结性能没有发生退化;荷载水平、钢纤维掺量及BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁的加载-卸载挠度曲线及挠度恢复能力有不同程度的影响;BFRP筋钢纤维高强混凝土梁具有较高的变形恢复能力和良好的抗重复荷载性能。     

无腹筋玄武岩纤维复材筋再生混凝土深受弯构件抗剪性能

为研究无腹筋玄武岩纤维(BFRP)筋再生混凝土深受弯构件的破坏模式、开裂荷载、极限荷载、裂缝扩展趋势及变形性能,对9根BFRP筋再生混凝土深受弯构件进行四分点集中力加载试验。考虑影响深受弯构件抗剪性能的主要因素:剪跨比、再生混凝土抗压强度、BFRP筋配筋率、截面有效高度。在此基础上利用ANSYS建立非线性有限元模型进行对比分析。研究结果表明:有限元分析结果与试验结果基本一致;试验梁的抗剪承载力随剪跨比的增大而减小,随纵向BFRP筋配筋率、截面有效高度和再生混凝土抗压强度的提高而呈上升趋势;模拟较好地反映了裂缝发展趋势及BFRP筋的应变;但试验梁的荷载-变形曲线与模拟结果有一定偏差,仍需进一步研究。     

玄武岩纤维复材筋钢纤维再生混凝土梁受弯试验及抗弯承载力计算

通过对7根玄武岩纤维复材(BFRP)筋钢纤维再生混凝土梁的受弯试验,研究不同钢纤维体积掺量和BFRP筋配筋率对其受弯性能的影响。结果表明:钢纤维体积掺量和配筋率均对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的抗弯承载力有一定程度的影响。相较于未掺钢纤维的BFRP筋再生混凝土梁,钢纤维体积掺量为1.0%的试验梁的初裂荷载和极限荷载分别提高了32.8%和18.2%。随着BFRP筋配筋率的增加,BFRP筋再生混凝土梁抗弯承载力显著增加。还在试验基础上结合相关现行技术标准,对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的受弯承载力、挠度、裂缝宽度进行分析计算,并对计算值与试验结果进行对比分析。     

玄武岩纤维筋混凝土梁抗弯性能试验研究

制作3根玄武岩纤维筋混凝土简支梁进行三分点静力加载直至破坏的试验,研究并分析了不同配筋率对玄武岩纤维筋混凝土梁的裂缝分布、极限荷载、荷载-挠度曲线关系以及裂缝的开展情况的影响。试验结果表明:当配筋率在一定范围内时,玄武岩纤维筋混凝土梁的抗弯承载力随配筋率的增加而增大;裂缝宽度可以控制在2.5mm以内,裂缝间距随着配筋率的增加而减小。     

BFRP筋再生混凝土无腹筋梁开裂荷载试验研究

通过对9根BFRP筋再生混凝土无腹筋梁的抗剪性能试验,研究了BFRP筋配筋率、剪跨比、截面高度和混凝土抗压强度对开裂荷载的影响。试验表明:BFRP筋再生混凝土梁的开裂荷载随着剪跨比的增大而逐渐减小;一定范围内,提高再生混凝土抗压强度、BFRP筋配筋率和截面高度能增大试验梁的开裂荷载。将试验梁的开裂荷载试验值与三种不同开裂荷载计算方法得到的理论值进行比较分析,得出当前的开裂荷载计算方法已经不再适合BFRP筋再生混凝土无腹筋梁开裂荷载的计算。     

BFRP筋混凝土简支梁抗弯性能试验与有限元分析

通过抗弯性能试验得到3根BFRP(Basalt Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土简支梁的裂缝分布示意图、荷载P—挠度f关系曲线、弯矩M-曲率φ关系曲线,分析BFRP筋混凝土梁的破坏过程和破坏形态.在试验基础上,利用ABAQUS软件,采用数值模拟的方法,建立BFRP筋混凝土简支梁三维有限元模型,进一步分析处于抗弯性能试验下BFRP筋混凝土梁的承载力、挠度以及裂缝发展情况.并与3次试验所得中值计算得到的结果进行对比以减小其他因素对试验的影响比重,以保证本次试验及最终结果的可靠度及严谨性.     

BFRP筋纤维混凝土梁裂缝分析研究

针对BFRP筋混凝土结构受弯时出现裂缝较大的特点,在BFRP筋混凝土梁中加入短切玄武岩纤维,探究了其裂缝的改善情况,并完成了3种纤维体积掺量和3种配筋率下的BFRP筋纤维混凝土梁的抗弯试验,得出了玄武岩纤维体积掺量和配筋率对BFRP筋纤维混凝土梁裂缝的影响规律。     

配筋率对高强钢筋UHPFRC梁抗剪性能的影响

为了研究HRB500级高强钢筋超高性能纤维混凝土简支梁的抗剪性能,通过改变纵向受力钢筋配筋率和剪跨比,对6根在集中荷载下的UHPFRC简支梁进行受剪破坏试验,对比分析不同剪跨比下配筋率对试验梁破坏形态、斜裂缝宽度、开裂荷载和极限荷载等的影响。研究结果表明:在试件的加载过程中,试验梁的腹剪斜裂缝发展成临界斜裂缝;纵筋率对试验梁的破坏形态有一定影响,对斜裂缝的开展有一定的抑制作用;随着纵筋率的提高,开裂荷载增大,斜裂缝宽度在相同荷载下减小,主斜裂缝的倾角减小。     

BFRP筋再生混凝土无腹筋梁挠度试验研究

通过7根BFRP筋和3根钢筋再生混凝土无腹筋梁四分点加载试验,对比分析了纵筋种类、剪跨比、BFRP筋配筋率、再生混凝土抗压强度对BFRP筋再生混凝土梁跨中挠度的影响。结果表明:钢筋屈服前,BFRP筋梁跨中挠度随荷载增加的斜率比钢筋梁大;钢筋屈服后,BFRP筋梁荷载-跨中挠度曲线的切线刚度比钢筋梁大;在同种荷载作用下,试件的跨中挠度随配筋率的增大而减小,随剪跨比的增加而增大;再生混凝土抗压强度对试验梁跨中挠度无明显影响。参照不同设计规范对BFRP筋梁跨中挠度进行了计算,结果表明:在50%极限荷载、70%极限荷载和极限荷载下,ACI 440.1R-03规范值与试验值吻合较差,GB 50608—2010规范对挠度的计算更合理,建议采用GB 50608—2010规范对BFRP筋再生混凝土无腹筋梁跨中挠度进行计算。     

HRBF500级钢筋混凝土简支梁抗火性能试验

通过5根配置HRBF500级钢筋的混凝土简支梁的三面受火试验,探讨了混凝土保护层厚度、荷载比、试件配筋率等因素对HRBF500级钢筋混凝土简支梁耐火性能的影响。试验结果表明:各试件截面温度场分布接近;混凝土保护层厚度和荷载比对试件耐火极限时间影响较大,试件配筋率对耐火极限影响不明显。混凝土保护层越厚、配筋率越大,耐火极限时间越长;荷载比越大,耐火极限时间越短。     

FRP加筋混凝土梁受弯性能有限元分析

建立了FRP加筋混凝土梁的有限元模型,对GFRP和CFRP加筋混凝土梁受弯性能进行非线性有限元分析,GFRP和CFRP加筋混凝土梁的开裂荷载计算值比试验值分别低15.4%和4.2%;极限荷载计算值比试验值分别高12.7%和4.0%;最大变形计算值比试验值分别高4.0%和低19.2%.荷载-变形计算曲线和试验曲线吻合较好,并能模拟混凝土受压裂缝出现后的延性性能.     

玄武岩纤维筋海砂混凝土梁受弯性能试验研究

用玄武岩纤维(BFRP)筋替代钢筋作为未经淡化处理的海砂混凝土结构的受力筋材,进行了2种强度和4种配筋率的BFRP筋海砂混凝土梁的实验研究,包括海砂混凝土材料的抗压性能、海砂混凝土梁构件的受弯性能,对梁的开裂荷载、极限承载力、裂缝宽度、破坏形态、荷载-挠度曲线等进行了分析,探讨了混凝土强度和配筋率对梁承载力的影响,并给出设计建议。     

无腹筋玄武岩纤维筋再生混凝土梁抗剪性能

通过对再生粗骨料取代率、剪跨比、配筋率为参考因素的玄武岩复材(BFRP)筋再生混凝土梁抗剪性能试验研究,分析梁的裂缝扩展和破坏模式以及再生粗骨料取代率、剪跨比和配筋率对试验梁抗剪承载力的影响,并将试验结果与中、美、日、加四个国家的技术标准推荐算式的计算结果进行比较。结果表明:BFRP筋混凝土梁主要发生两种剪切破坏,其中9根试验梁发生剪压破坏,2根试验梁发生斜拉破坏; BFRP筋混凝土梁挠度随BFRP配筋率和剪跨比的增大均减小,当再生粗骨料取代率为30%、60%时,BFRP筋再生混凝土梁挠度与BFRP筋普通混凝土梁差别不大; BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力低于BFRP筋普通混凝土梁;美国标准ACI 440. 1R-15的计算值最保守,中国标准GB 50608—2010、日本标准JSCE 1997次之,而加拿大标准CSA.S 806-12在计算BFRP筋再生混凝土梁抗剪承载力时吻合度更好并具有安全度。     

桩身混凝土受拉性能试验研究

本试验研究扩底抗拔桩的桩身力学性能。在忽略桩侧壁摩阻力的情况下,采用两端扩大断面的钢筋混凝土试件来近似模拟抗拔桩体的受力,该缩尺试件设置了三种配筋率。混凝土材料为C30普通混凝土,钢筋为Q235变形钢筋。试验重点测试了配筋率对抗拔桩的开裂荷载、裂缝扩展和抗拉强度的影响关系。创新之处在于分析了钢筋混凝土构件在不同配筋率下,荷载与裂缝宽度之间普遍存在的关系,对于揭示抗拔桩开裂机理、裂缝位置的定量预测和控制桩身的裂缝宽度有较为重要的意义。     

预应力AFRP筋混凝土梁受弯性能的试验研究

对一组配置芳伦纤维增强塑料AFRP预应力筋的简支梁进行受弯试验,考察AFRP筋配筋率、张拉控制应力、非预应力钢筋配筋率等因素对构件承载能力的影响,分析了开裂荷载、极限荷载、荷载-挠度关系、裂缝发生发展、平截面假定、AFRP筋和普通钢筋的应变发展状况等。试验结果表明:有粘结预应力AFRP筋混凝土梁的受载全过程可分为三个阶段,即从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服,最终达到极限承载力;虽然AFRP筋材没有屈服点,但是其弹性模量较低,因此,试验梁破坏前有明显的变形和预兆;破坏时,AFRP筋应变不一定达到极限,其值可按平截面假定计算;此外,试验表明,适当提高张拉控制力能提高梁的极限承载能力。     

GFRP筋海砂混凝土梁受弯性能试验研究

河砂过度开采对生态环境造成了严重的影响,用海砂代替传统混凝土中的河砂,可以解决河砂资源缺乏的问题。但是海砂中含有大量的氯离子,对钢筋具有很强的腐蚀性,而纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)具有优良的耐腐蚀性,能很好地与海砂混凝土共同工作。为探索GFRP筋海砂混凝土梁受弯性能,文中对4根GFRP筋海砂混凝土梁进行受弯试验,获得混凝土强度和配筋率对海砂混凝土梁的裂缝发展、开裂荷载和极限荷载的影响规律,结果表明提高混凝土的强度等级,对开裂荷载有显著的提升;试验梁的配筋率接近界限配筋率时,混凝土强度等级对极限荷载没有影响,同时试验梁以纯弯段为主裂缝;当配筋率远大于界限配筋率时,提高混凝土强度等级,试验梁的极限荷载有明显的提升,同时试验梁以斜裂缝为主裂缝,通过试验为GFRP筋海砂混凝土梁的设计提供参考。     

FRP筋混凝土双向板冲切性能试验研究

为了探讨加载位置、混凝土强度、玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋用量等因素对混凝土板冲切性能的影响规律,进行了七块BFRP筋混凝土方形板的冲切试验。结果表明:在相同荷载作用下,混凝土和BFRP筋的应变随着混凝土强度的提高及BFRP筋配筋数量的增多而逐渐减小,混凝土板开裂之后混凝土的应变增长速度加快;混凝土板的抗裂能力和冲切承载力受混凝土强度的影响较大,而受BFRP筋配筋配筋率的影响相对较小;集中荷载作用下BFRP筋混凝土方形板的破坏发生于混凝土板的局部位置,破坏类型为冲剪破坏,破坏前无显著征兆,破坏性质为脆性破坏。     

玄武岩纤维增强聚合物筋钢纤维高强混凝土梁受弯试验及裂缝宽度计算方法研究

纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土梁受弯挠度过大、裂缝过宽等缺陷严重影响其正常使用性能，为此，将具有优良抗裂与阻裂性能的钢纤维混凝土用于FRP筋混凝土梁，可以有效限制其挠度与裂缝的发展。通过12根玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验，研究了钢纤维体积率、受拉区钢纤维高强混凝土层厚度、BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁裂缝分布与宽度的影响。结果表明，钢纤维的加入能够有效抑制BFRP筋高强混凝土梁的裂缝开展，减小裂缝间距、宽度和裂缝宽度差异性，当荷载为100 kN时，钢纤维体积率为0.5%~2.0%的钢纤维高强混凝土梁的裂缝宽度减小了25.22%~54.78%，裂缝宽度标准差减小了10.00%~68.18%；当受拉区钢纤维混凝土层厚度达到梁截面高度的57%时，其阻裂与限裂效果与全截面掺加钢纤维的效果接近，表明在受拉区中掺加钢纤维以限制BFRP筋混凝土梁裂缝的发展是经济可行的。基于试验和相关文献研究结果，提出了考虑钢纤维影响的BFRP筋钢纤维高强混凝土梁最大裂缝宽度的建议计算方法，该建议方法的计算值与试验值吻合良好。     

受火后钢筋RPC简支梁受力性能试验研究

为了研究受火后活性粉末混凝土(RPC)构件的力学行为及其变形性能,完成5根受火后钢筋RPC简支梁受弯试验,获得了梁的正截面剩余承载力、荷载 跨中位移曲线及裂缝发展规律,考察了配筋率、荷载水平、受火时间等因素对受火后钢筋RPC简支梁受力性能的影响,并将试验结果与常温下受力性能进行对比分析。结果表明：配筋率为220%~5.13%、受火时间135min时,受火后钢筋RPC简支梁均保持为适筋破坏,且配筋率越大,剩余承载力越高,荷载水平越高、受火时间越长,剩余承载力越低;通过简化计算模型得到受火后钢筋RPC简支梁正截面剩余承载力计算值,与试验值吻合较好;受火后配筋率不低于3.94%的各试验梁剩余承载力与常温下相比降低了10%左右,钢筋RPC简支梁受明火作用后的承载力损失较小。