高温下FRP加固钢筋混凝土板非线性分析

为了给FRP加固钢筋混凝土板的耐火性能研究提供数值计算方法,实现FRP加固板高温下的热-力学耦合分析,在合理选取混凝土、钢筋及FRP材料力学性能参数的基础上,编制了FRP加固板高温下的非线性有限元分析程序,程序的有效性得到了已有试验结果的验证.基于程序对薄涂型防火涂料厚度、载荷比、混凝土板纵筋配筋率、FRP加固量、混凝土板厚及钢筋保护层厚度等对影响加固板跨中位移的相关参数进行计算分析.结果表明:防火涂料厚度、火灾载荷比以及FRP加固量对加固板耐火性能有显著影响;混凝土板厚及钢筋保护层厚度也对火灾下的加固板挠度产生影响;而跨中挠度随混凝土板纵筋配筋率的变化不明显.     

高温下FRP筋与混凝土的粘结性能

为研究FRP筋与混凝土在高温下的粘结性能,对表面喷砂的GFRP、BFRP筋混凝土进行了高温下的拉拔试验,得到20～350℃温度范围内粘结强度及滑移曲线随温度的变化规律.试验结果表明,高温下FRP筋与混凝土粘结性能的衰减集中出现在树脂的玻璃软化温度区间,结合材料热分析的试验结果,本文提出了FRP筋与混凝土的粘结强度随温度的衰减模型,该模型以树脂玻璃化温度t和热分解温度n为控制参数,具有较强的通用性并可应用于其他树脂材料和纤维类型的FRP筋中.高温中FRP筋与混凝土的粘结破坏模式为FRP主筋与喷砂层间的界面剥离破坏,根据高温下二者粘结受力的特点,本文首次提出了高温中FRP筋与混凝土的四阶段粘结滑移模型,该模型以常温下的CMR、mBEP模型为原型,通过回归高温拉拔试验的变化规律以得到模型中的各项参数.经验证该滑移模型与常温及高温拉拔试验结果具有较好的吻合性,可指导应用于FRP筋混凝土构件的抗火设计中.     

高温下及高温后钢筋混凝土结构性能评述

随着钢筋混凝土在现代建筑中越来越广泛的使用和近年来建筑物火灾发生的增长，人们有必要对混凝土结构的火损伤行为有更系统和量化的理解。在高温(火灾)条件下，钢筋混凝土的结构性能将发生重要的变化，比如抗压、抗拉强度，粘结锚固性能损失等等。本文就从高温(火条件)下及高温后普通钢筋、预应力钢筋及混凝土等结构材料在材料性能退化规律的研究成果方面进行简要的介绍，为进一步研究新型钢筋混凝土结构的抗高温(火灾)性能及其损伤评估提供参考。     

FRP筋的耐久性能研究现状

钢筋锈蚀是混凝土结构面临的主要问题,纤维增强聚合物(FRP)筋代替钢筋增强混凝土构件解决锈蚀问题已成为研究的热点.但FRP筋的耐久性能与材料的组成、性质和筋与混凝土间的相互作用等均有关系,其耐久性腐蚀机理较复杂.综述了FRP筋在温度、水分、酸碱环境以及紫外线作用下的耐久性能研究进展和相关研究成果,为以后FRP筋性能的研究提供参考.     

钢曲杆在高温(火灾)环境下的力学性能分析

高温(火灾)环境下大跨度钢曲杆力学性能会发生很大变化,本文根据钢结构、火灾学及力学基本理论,分别以三铰拱、两铰拱和无铰拱这三种形式为研究对象,提出了高温(火灾)环境下大跨度钢曲杆内力计算公式,分析了高温(火灾)下相关参数(线膨胀系数、结构温度、矢跨比、自重等)对大跨度钢曲杆承载性能的影响。研究表明:随着钢曲杆线膨胀系数增大、温度升高、自重增大,钢曲杆的内力增大,钢曲杆承载性能逐渐减小,并通过算例验证了所提方法的正确性,提出了在实际工程中如何提高钢曲杆承载性能的相关措施,可为大跨度钢曲杆抗火设计与分析提供参考。     

混凝土及预应力混凝土结构抗火研究现状与展望

为拓展混凝土及预应力混凝土结构抗火的研究思路与方法,论述了普通钢筋、预应力筋、混凝土等结构材料的抗火性能,凝炼了混凝土及预应力混凝土结构构件的抗火性能,介绍了火灾后混凝土结构加固修复技术,指出了混凝土及预应力混凝土结构抗火研究中存在的一些问题,展望了其发展趋势.分析表明:混凝土高温爆裂临界温度随强度变化而变化,掺钢纤维或聚丙烯纤维可有效防止混凝土火灾下爆裂;合理考虑名义拉应力和混凝土强度影响的爆裂判别方法,可有效降低火灾下预应力结构混凝土爆裂风险;混凝土及预应力混凝土结构应满足火灾时不爆裂、火灾下不坍塌、火灾后可修复的抗火设计目标;火灾下防爆裂混凝土合理纤维掺量、混凝土及预应力结构构件高温爆裂机理及预测模型、活性粉末混凝土(RPC)高温爆裂规律、RPC热-力耦合本构关系及其结构构件抗火性能、温度-荷载路径对结构构件高温性能的影响、高层混凝土结构和地下空间结构抗火性能等方面应予关注.     

FRP束与砌体材料锚固性能试验研究

FRP剥离破坏是FRP加固结构中较为常见的一种破坏模式,其脆性的破坏特征很大程度上限制了FRP这一高性能材料在加固领域的应用.之前的研究已经证明施加适当的锚固措施能有效的控制和延缓剥离破坏的发生,提高加固效果.FRP束锚固件是一种将FRP布滚卷或折叠后通过树脂胶植入预钻孔洞的锚固措施.但是目前针对其锚固性能的研究还不完善,尤其针对其与砌体材料之间锚固性能的研究还很匮乏.相比FRP束锚固混凝土试件,砌体材料(例如烧结粘土砖)由于尺寸较小会对共锚固性能产生很大影响.本文针对FRP束与砌体材料的锚固性能进行深入研究.首先针对FRP网格加固砌体结构优化了锚固件构造方式,进而采用拉拔试验方案,分析研究了FRP束锚固砌体材料的力学性能及其破坏机理,并通过试验研究分析了锚固件主要参数与锚固强度的相关关系,最后依据试验结论提出了相应设计建议.     

预应力钢桁架在高温(火灾)下的力学特性分析

高温(火灾)环境会改变预应力钢桁架力学特性,影响其安全性能。采用结构力学与火灾科学理论,对拉索式预应力钢桁架进行研究,探讨了高温(火灾)环境下不同拉索布置方式和拉索数目及杆件长度变化对预应力钢桁架力学特性的影响。研究表明:温度变化、拉索布置方式和拉索数目对预应力钢桁架力学特性产生较大影响,但杆件长度变化几乎不影响其拉索应力。研究成果对改善高温(火灾)下预应力钢桁架受力特性及对预应力钢桁架预应力体系布置等具有一定的参考价值。     

纤维增强复合材料在土木工程中的应用研究

FRP材料由于其优良的材料性能,在土木工程领域中已得到了广泛应用,并已成为新的研究方向,相关研究亦取得了丰硕成果.对FRP材料性能、FRP研究现状、FRP在土木工程中的应用进行了阐述,并对FRP在土木工程中的应用进行了展望.     

火灾下钢筋混凝土热弹塑性徐变本构方程研究

火灾高温作用下钢筋和混凝土材料的力学性能变化非常复杂.为了研究钢筋混凝土材料的抗火性能,基于热弹塑性徐变理论,考虑了材料性能随温度的变化,并根据不同的屈服法则,推导出了钢筋和混凝土材料热弹塑性徐变问题的增量本构方程.采用了向后Euler积分法和隐式积分的广义中心法,根据给出的求解步骤对推导得出的钢筋和混凝土热弹塑性徐变本构方程进行了数值模拟,所得结果与现有试验模型基本吻合.从计算结果可以看出,高温下钢筋混凝土材料的徐变应变是不可忽略的,并且随着温度的升高而升高.该研究为进行钢筋混凝土结构在火灾高温作用下的耐火性能分析提供了理论依据.     

纤维增强复合材料桥梁结构2019年度研究进展

纤维增强复合材料（FRP）因其卓越性能适应现代桥梁结构大跨、轻质、耐久的发展需求,近年来被广泛应用于桥梁工程。为促进复合材料桥梁领域的结构形式和设计的发展,从FRP材料性能、构件和桥梁结构3个层次对近年来FRP在桥梁工程中的研究和应用进行回顾,阐述FRP材料-结构一体化设计理念,并对FRP材料在桥梁加固、组合构件、全桥结构等方面的相关研究进行总结与评述。结果表明：现阶段桥梁用FRP仍局限于旧桥加固,新建大跨桥梁结构应用潜力巨大,需提高材料的力学性能、降低成本、制定产品质量检测标准,建立材料-结构一体化的设计、施工、监测规范体系和工程应用模式。     

关于土木工程中的FRP应用问题

近年来,纤维增强复合材料筋（FRP筋）代替普通钢筋已引起土木科技工作者的广泛关注,纤维增强复合材料型材代替型钢已用于试点工程实践。同时,国外关于粘贴纤维片材加固混凝土结构的研究及应用也非常盛行,由于纤维增强复合材料强度很高,弹模与钢材基本持平,当结构破坏或不能正常使用时一般其强度不能得以充分发挥。因此,开展例如纤维增强复合材料预应力混凝土结构等研究。为达到既提高工程的耐久性,又使纤维增强聚合物的强度得以充分发挥的工程应用之目的具有重要意义。     

火灾下FRP筋混凝土柱性能

为了深入了解FRP筋混凝土柱的抗火性能.采用有限元方法分析了火灾作用下FRP筋混凝土柱的温度场和力学性能.研究结果表明,通过减小配筋率或增大截面尺寸可以提高柱的抗火性能,存在一个最佳保护层厚度使柱的抗火性能达到最佳.通过对结果进行分析,拟合出关于配筋率和截面尺寸的耐火时间公式.通过与已有试验对比,验证了该有限元模型的有效性.     

预应力纤维增强复合材料(FRP)桥梁结构加固应用2020年度研究进展

纤维增强复合材料（FRP）由于其材料耐腐、质轻高强等优越性能在新建桥梁和旧桥加固等工程领域中应用广泛、发展迅猛,已成为桥梁领域的研究热点。为促进FRP在桥梁加固中的应用与发展,满足工程运维多样化需求,对老旧桥梁加固特点、FRP材料性能及其加固桥梁方法等方面的相关研究进行总结与评述,并从混凝土和钢结构桥梁加固两方面对近年来预应力FRP方法在桥梁加固实践中的研究和应用进行回顾。预应力FRP因其加固效果明显,施工速度快,已成为一种重要的桥梁加固方法并得以应用,未来还需在FPR锚固系统标准化、加固后桥梁行为可监测性、建立FRP加固桥梁结构的规范体系等方面开展研究工作。     

Structural performance of light weight multicellular FRP composite bridge deck using finite element analysis

Fiber reinforced polymer (FRP) composite materials having advantages such as higher strength to weight than conventional engineering materials, non-corrosiveness and modularization, which should help engineers to obtain more efficient and cost effective structural materials and systems. Currently, FRP composites are becoming more popular in civil engineering applications. The objectives of this research are to study performance and behavior of light weight multi-cellular FRP composite bridge decks (both module and system levels) under various loading conditions through finite element modeling, and to validate analytical response of FRP composite bridge decks with data from laboratory evaluations. The relative deflection, equivalent flexural rigidity, failure load (mode) and load distribution factors (LDF) based on FE results have been compared with experimental data and discussed in detail. The finite element results showing good correlations with experimental data are presented in this work.     

双向纤维增强复合材料拉伸试验研究

纤维增强复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,广泛应用于工程结构加固中。针对双向纤维增强复合材料的特点设计单轴拉伸试验装置,对双向纤维增强复合材料进行拉伸试验,研究破坏特征、抗拉强度、弹性模量及伸长率等,分析双向纤维增强复合材料力学性能的影响因素。试验表明,纤维原丝的抗拉强度不可直接作为编织纤维增强复合材料抗拉强度的设计值用于加固设计,其破坏表现出明显的脆性断裂,而且纤维材料的种类、纤维材料的制作工艺对纤维增强复合材料的力学性能具有一定的影响。     

FRP加固混凝土结构耐久性研究

概述了FRP加固混凝土结构耐久性方面的研究成果,介绍了玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维3种复合材料加固混凝土结构在化学腐蚀、干湿循环和冻融循环条件下力学性能的变化情况和破坏机理,对如何提高纤维增强塑料加固混凝土结构耐久性及今后研究方向提出了几点建议和看法．     

FRP配筋混凝土结构可靠度设计

从FRP材料性能参数的概率预测到混凝土构件的可靠度分析,回顾了FRP配筋混凝土结构可靠度研究的国内外现状.由回顾可知,目前各个方面的相关研究工作才仍处于起步阶段,许多有关FRP的抗力折减系数和材料强度折减系数大多建立在对混凝土结构设计规范中系数修正的基础上,没有经过严谨的可靠度研究,在工程实践中存在一定的盲目性;有些折减系数过于保守的取值既造成了材料的大量浪费,在某些情况下又不一定能提高构件的可靠度水平;对于脆性材料FRP的引入所带来的潜在危险性的认识还不充分.为了使得研究工作更具有系统性和合理性,研究工作必须在基于概率的设计理论框架中进行,如:建立完整FRP基本力学性能参数统计数据库,分析各种可能失效模式的可靠性,充分考虑多种因素对目标可靠指标取值的影响,发展FRP加固混凝土构件时变可靠度计算方法,研究FRP对加固后体系可靠度的影响以及从可靠度角度控制使用阶段设计,等.     

FRP桥面板结构特点及设计方法研究

新型纤维增强复合材料(FRP)桥面板重量轻,强度高,耐腐蚀,可显著降低上部结构的重量,进而减少基础的工程量,因此在新建桥梁建设和旧桥的加固改造工程中具有十分广阔的应用前景。本文介绍了FRP桥面板结构的特点,对几类新型FRP桥面板的结构性能进行了分析,综述了FRP桥面板的应用和研究进展情况。提出了FRP桥面板的结构设计方法,最后指出了FRP桥面板推广应用中存在的问题与发展前景。