FRP厚度及胶层性能对梁破坏的影响

纤维增强材料(FRP)加固钢筋混凝土结构已经得到广泛应用,但胶层性能对加固结构承载力的影响仍未形成可供参考、应用实际的理论体系。本文将利用有限元程序ANSYS分析梁界面的破坏过程,利用虚功原理建立FRP加固混凝土梁的非线性有限元方程,结合算例对梁的加载破坏过程承载力进行分析,并初步研究胶层特性及FRP布厚度对梁承载力的影响。结果表明胶层的极限剪应变越大,即韧性越好,承载能力越大;FRP布对钢筋混凝土梁结构进行修补,可以明显提高承我能力,且随着FRP厚度增加,承载力逐渐变大,但FRP太厚不仅增加成本,而且容易引起覆盖层的提前破坏。     

内嵌FRP加固钢筋混凝土梁的受弯承载力分析

对内嵌FRP加固矩形截面梁的三种弯曲破坏形式(钢筋屈服前混凝土压碎、钢筋屈服后混凝土压碎和钢筋屈服后FRP拉断)和两种界限破坏情形(钢筋屈服时混凝土压碎和FRP拉断时混凝土压碎)进行了极限状态分析,提出了各种弯曲破坏极限状态相应的承载力计算公式和界限条件,其计算结果与作者及国外已有试验实测值吻合较好。     

超高强混凝土锚具的开发

由于纤维增强聚合物(FRP)具有抗腐蚀性能,因而正在成为混凝土结构中作为钢筋的一项代用品,为了克服钢筋易腐蚀问题,近10年来国际上作了不少有关 FRP 用于混凝土结构的研究开发工作。由于 FRP 自身仍存在一定局限性,主要表现在线弹性破坏、韧性比钢筋低、极限应力也较低等,因而有必要采用不同设计技术,以保证结构的韧性。     

FRP管实心混凝土柱承载力的轴压试验研究

为研究FRP管实心混凝土柱的受力性能,完成了10根柱的承载力轴压试验。参照试验结果分析了纤维铺设角度、混凝土强度对FRP管实心混凝土柱破坏形态、极限承载力和延性的影响。结果表明,柱的承载力随着纤维铺设角度的增大而减小,随着混凝土强度的提高而增大,但柱的极限应变均有所下降;FRP管实心混凝土短柱发生强度破坏,FRP管实心混凝土长柱发生失稳破坏。此外,试验得到的关系曲线还反映了FRP管实心混凝土柱的受力、变形情况,可为FRP管实心混凝土柱的深入研究提供参考。     

FRP-UHTCC复合层抗剪增强钢筋混凝土梁受力性能试验研究

进行了6根纤维增强复合材料(FRP)格栅增强超高韧性纤维水泥基(UHTCC)复合材料加固钢筋混凝土梁的受剪性能试验研究,将FRP格栅增强率和剪跨比作为试验变量,分析各变量对FRP-UHTCC复合增强混凝土梁受剪性能的影响。在试验研究的基础上,给出了FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的受剪承载力计算方法。结果表明:加固梁的破坏模式为剪压破坏和受压区混凝土压碎破坏,FRP-UHTCC复合层与混凝土间黏结良好,可以有效抑制混凝土斜裂缝的形成和发展;随FRP格栅增强率的提高,加固梁的受剪承载力得到显著提高;随剪跨比的增加,加固效果更加明显;与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁极限荷载的最大提高幅度为61%;受剪承载力理论计算值与试验值吻合较好,可以有效预测FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的受剪性能。     

复材网格-UHTCC复合增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

文中进行7根复材（FRP）网格增强超高韧性纤维水泥基（UHTCC）复合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验,将FRP网格类型、FRP网格增强率、FRP-UHTCC复合层黏结长度作为试验变量,分析各变量对FRP-UHTCC复合增强混凝土梁弯曲性能的影响。在试验研究的基础上,给出FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力计算方法。试验结果表明,FRP-UHTCC复合层与混凝土间没有发生相对滑移现象,可以有效抑制加固层端部剥离破坏,加固梁的破坏模式为FRP网格中纵向纤维筋被拉断破坏。BFRP格栅与UHTCC黏结基体没有发生脱黏现象,优于BFRP编织网与UHTCC的黏结效果。随着FRP网格增强率的增大,加固梁的抗弯承载力得到显著提高。与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁的开裂、屈服和极限荷载最大提高幅度分别为97%、35%和33%。计算结果表明,预测值与试验值吻合较好,可以有效地预测FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力。     

FRP筋增强PPECC梁滞回性能试验研究

地震来临时释放大量的能量,结构也受到往复载荷并发生严重破坏。事实上,结构倒塌现象不应该发生,从而使其在地震后的修复经济上可行。本文进行了5根FRP筋增强PPECC梁及1根FRP筋混凝土梁的滞回性能试验研究。养护龄期、配筋率及纤维掺量是试验中主要的控制参数。试验结果表明,由于PP纤维的作用,试件在达到极限承载力时会出现多重饱和裂纹破坏形态但不会被压碎,部分试件中出现FRP筋滑移现象。PPECC梁有与普通混凝土梁明显不同的破坏形态。随着配筋率和龄期的增加,极限承载力提高而延性下降。试验结果证实,PPECC明显地提高了构件或结构的抗震能力。     

纤维增强复合材料管-混凝土-钢管组合长柱偏心受压试验研究

纤维增强复合材料(FRP)管-混凝土-钢管组合柱(DSTC)是一种有效利用复合材料特点的新型组合构件形式。为揭示该组合构件长柱的偏心受压性能,进行了5个偏心受压试验,主要研究荷载偏心距和FRP管壁厚的影响。试验结果表明:DSTC长柱偏压下的破坏模式均为柱跨中受压侧FRP管环向断裂破坏,且表现出良好的延性;在其他参数相同的条件下,随着荷载偏心距的增大,柱的极限承载力降低,而变形能力增强;随着FRP管壁厚的增大,构件极限承载力提高,变形能力增强。     

纤维增强复合材料管-混凝土-钢管组合长柱偏心受压试验研究

纤维增强复合材料(FRP)管-混凝土-钢管组合柱(DSTC)是一种有效利用复合材料特点的新型组合构件形式。为揭示该组合构件长柱的偏心受压性能,进行了5个偏心受压试验,主要研究荷载偏心距和FRP管壁厚的影响。试验结果表明:DSTC长柱偏压下的破坏模式均为柱跨中受压侧FRP管环向断裂破坏,且表现出良好的延性;在其他参数相同的条件下,随着荷载偏心距的增大,柱的极限承载力降低,而变形能力增强;随着FRP管壁厚的增大,构件极限承载力提高,变形能力增强。     

FRP-钢筋混杂配筋混凝土梁抗弯性能

纤维增强复合筋(FRP筋)具有抗拉强度高,重量轻和耐腐蚀性等特点。可以更好地解决钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀问题,对提高结构的耐久性有很大的作用。FRP筋应力-应变关系为线弹性,并且FRP筋的弹性模量相对较小,单独配置FRP筋的混凝土梁的变形和裂缝较大。采用钢筋与FRP筋混杂配筋混凝土梁,相对于钢筋混凝土梁产生的挠度较小。本文介绍了FRP-钢筋混杂配筋混凝土梁的抗弯承载力、最大裂缝和挠度计算方法,为相应的工程应用提供依据。     

中美FRP受弯加固设计规范比较

根据美国ACI-440委员会的FRP加固设计指南,主要介绍了本指南中FRP加固混凝土梁的正截面承载力的计算原理,包括基本假定、破坏形态、FRP初始应变、加固后截面的受弯承载力计算公式、承载能力极限状态时的钢筋、FRP的应力等.并与中国<混凝土结构加固设计规范>中的计算原理进行对比,阐述了两者存在的异同点.     

钢纤维对钢筋自密实混凝土梁抗剪性能的影响

对9根钢纤维钢筋自密实混凝土粱进行了试验研究,主要的变化参数是纤维掺量和配箍率.基于试验结果,分析了钢纤维对钢筋自密实混凝土粱的极限承载能力、抗剪强度、破坏形态及抗剪韧性的影响.试验结果表明:加入钢纤维可以显著提高梁的极限承载力和韧性,改善梁的破坏形态;提出了与普通钢筋混凝土梁相协凋的钢纤维钢筋自密实混凝土梁的极限承载力的经验公式,并建议端部弯钩型钢纤维的增强系数取值为1.78.     

预应力FRP筋混凝土梁受弯性能试验研究

对5根以FRP筋为有粘结预应力筋、以普通钢筋为非预应力筋的预应力混凝土梁受弯性能进行试验研究。根据试验结果对预应力FRP筋混凝土梁受力过程、破坏模式及裂缝情况进行了较为详细的研究。测定了梁的极限承载力、变形发展及裂缝分布等情况。试验研究结果表明：与预应钢绞线混凝土梁相比，预应力CFRP筋混凝土梁具有很好的变形能力而极限承载力相差不多，但是预应力AFRP筋混凝土梁承载力较低。通过计算得到的极限承载力、挠度与试验结果吻合较好。     

喷射FRP-混凝土界面黏结力学性能试验研究

为研究喷射FRP与混凝土界面的黏结力学性能,对7个试件进行了双面剪切试验,分析其界面的破坏形态、极限承载力、剪力与剪切变形关系及应力、应变等力学性能指标,并对喷射FRP材料的纤维体积率、黏结长度、厚度等界面性能影响因素展开了研究。试验结果表明:喷射FRP厚度和黏结长度对界面黏结力学性能影响较大,而纤维体积率对界面黏结力学性能影响较小。增加喷射FRP厚度可有效提高界面的极限承载力和初始黏结刚度,但厚度超过6 mm后,初始黏结刚度增大不明显;黏结长度越长,界面极限承载力越大、延性越好;界面的剥离始自喷射FRP加载端;达到极限承载力时,传力区域长度为120~140 mm。     

FRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯承载力试验

通过9根FRP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和FRP筋配筋率对FRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯破坏形态及受弯承载力的影响。结果表明,FRP筋钢纤维高强混凝土梁的破坏模式可分为钢纤维混凝土受压破坏、FRP筋受拉破坏以及平衡破坏,其破坏模式受FRP筋配筋率和钢纤维体积率的影响;钢纤维的加入对FRP筋钢纤维高强混凝土梁的受弯承载力有一定提高,但钢纤维体积率的增大对其受弯承载力无显著影响;FRP筋配筋率对于FRP筋钢纤维高强混凝土梁的受弯承载力影响显著,随着FRP筋配筋率的增大梁的受弯承载力逐渐提高。     

加筋混凝土梁延性系数计算方法

由于纤维增强复合材料(FRP)筋不存在屈服状态,传统的延性系数计算方法不适用于FRP筋混凝土梁和混合配筋(钢筋+FRP筋)混凝土梁。为了提出一个相对完善的、统一的加筋混凝土梁截面延性计算方法,在对既有各类加筋混凝土梁延性指标计算方法进行分析的基础上,从抗震对结构延性的要求出发,依据延性系数的定义与动力要求统一的原则,推导得出了加筋混凝土结构延性系数-地震力降低系数(μ-C)关系式。依据等位移下的μ-C关系式,提出了加筋混凝土梁延性系数的计算方法。通过对比延性系数计算值与既有试验值,证明了该方法的有效性。对混凝土及钢筋强度、混凝土极限压应变、截面有效配筋率和FRP筋配筋刚度比等影响加筋混凝土梁延性的因素进行了参数化分析。结果表明:加筋混凝土梁的延性随着混凝土强度和极限压应变的增加而提高,随着钢筋强度、有效配筋率和FRP筋配筋刚度比的提高而降低。     

混杂纤维对高性能混凝土深梁抗弯性能影响的试验研究

对10根混杂纤维增强高性能混凝土深梁和1根普通高性能混凝土深梁进行正截面受弯性能试验研究,分析混杂纤维对深梁工作性能和破坏形态、纵向受拉钢筋应变、深梁挠度的影响。深梁受弯过程具有明显的纤维强化阶段,混杂纤维的强化作用在纵向钢筋屈服后充分发挥,同时掺加钢纤维(0.6%~1.0%)和聚丙烯纤维(0.055%~0.11%)使深梁的开裂弯矩平均提高25%,屈服弯矩平均提高75%,极限承载力平均提高1.5倍。低体积掺量的钢纤维和聚丙烯纤维混杂使用能明显提高深梁的受弯极限承载力以及受弯韧性。     

爆炸荷载作用下外贴FRP加固钢筋混凝土双向板试验研究

通过集团装药隔土爆炸荷载作用下4块外贴FRP条带加固钢筋混凝土双向板和1块普通板的对比试验,考察了裂缝的产生、开展过程及分布形状,分析了FRP加固板的荷载、位移、加速度、钢筋和混凝土以及FRP应变动力响应时程,研究了FRP加固板的抗爆破坏特征。研究结果表明：外贴FRP条带加固能有效延缓混凝土的开裂,限制裂缝的开展,改善钢筋混凝土板的抗爆性能;外贴FRP条带加固后,RC双向板的跨中位移响应、混凝土和钢筋应变响应明显降低,结构的抗爆炸冲击波能力得到明显提高;外贴FRP条带加固双向板在爆炸冲击荷载作用下的破坏形态有受弯破坏和弯曲屈服后的剪切破坏,外贴FRP条带在极限状态时发生了剥离及断裂破坏。图12表6参10     

复合筋增强ECC混凝土组合柱抗震性能研究

ECC是一种具有假应变硬化特性和多裂缝开展机制的高性能纤维增强水泥基复合材料,将ECC替代混凝土用于建筑结构能有效避免因混凝土脆性导致的开裂和耐久性问题。提出了新型FRP筋-钢筋复合增强ECC-混凝土组合柱构件,将FRP筋配制在柱构件边角处,而ECC仅用于柱构件薄弱的柱底。为进一步研究ECC与混凝土对柱构件抗震性能的影响,通过对比5根柱构件的滞回曲线、骨架曲线进行分析。结果表明,将ECC替代混凝土用于FRP筋-钢筋复合增强柱构件能够避免因混凝土脆性性质导致的诸多缺陷,有效的给FRP筋提供一个有效的保护,构件的延性和变形能力得到提高。在0.1~0.42轴压比情况下,随着轴压比的增大,承载力增大,而变形能力变差。     

FRP板长度对混凝土梁破坏影响的试验与数值模拟研究

用试验和数值试验方法分析了FRP加固混凝土结构梁的破坏过程,即从加载开始至达到最大载荷,以及失去承载力。通过粘贴不同FRP板长度对于加固后结构的裂缝分布以及承载力的影响,可以看到,FRP板的长度直接影响结构破坏时的最大承载力和梁的变形量,在适当的范围内,FRP板的加固长度越大,梁的极限承载力和梁的变形量越大,而且混凝土梁的底部产生的细小裂缝越多;FRP板很容易产生剥离破坏,所以黏结层也起着非常关键的作用,并且对FRP板的破坏形式起着非常重要的作用。