基于三参数Weibull分布的GFRP筋材抗拉强度确定方法

进行了一百多根包括5种不同直径8 mm、10 mm、12 mm、16 mm、20 mm的GFRP筋的拉伸试验,测得了GFRP筋的极限抗拉强度和弹性模量等参数并做了回归分析。以试验结果数据为基础,提出了三参数Weibull概率分布模型,完成了模型参数拟合,将试验结果数据、Weibull分布模型和正态分布模型进行了比较,表明GFRP筋抗拉强度分布特性用Weibull分布描述比用正态分布描述会更为精确。最后,讨论了GFRP筋抗拉强度与有效体积之间的关系,得出不同直径GFRP筋抗拉强度标准值计算公式,为GFRP筋抗拉强度标准值的选取提供理论依据。     

海水环境腐蚀下的GFRP筋抗压性能试验

目的 研究海水环境腐蚀下GFRP筋的抗压性能,以期替代钢筋应用于海港工程.方法 人工配制5倍海水质量浓度的盐溶液,将GFRP筋浸入配置的溶液中,预定龄期后取出筋体,截成长细比为2.5的小试件,在300 T液压试验机上进行GFRP筋的受压性能试验.结果 随着GFRP筋体在海水溶液中浸渍时间的增长,GFRP筋的极限荷载、抗压强度保留率和弹性模量保留率逐渐下降;试件的直径越小,浸渍时间越长,筋体腐蚀相对越严重,产生劈裂破坏的概率越大,极限荷载与抗压强度下降幅度越明显.结论 GFRP筋作为受压筋应用到海水盐腐蚀环境中具有很大的优越性.     

GFRP筋在承力状态下的耐久性研究

设计完成了165根盐溶液环境下,不同温度(10℃、40℃、60℃),有无承载条件下GFRP筋的耐久性能试验,测得GFRP筋强度保留率与龄期的关系。结果表明,温度、荷载对于GFRP筋的腐蚀均有加速作用。最后以试验结果数据及阿伦利乌斯退化模型为基础,提出了GFRP筋长期耐久性预测模型,并完成了不同承载条件下GFRP筋在盐溶液中的腐蚀强度-龄期预测曲线。     

玻璃纤维(GFRP)筋替代钢筋在基坑支护桩中的应用

玻璃纤维筋(GFRP)具有抗拉强度高、重量轻、耐腐蚀等良好特性,工程实践中常用于替代结构中的钢筋。以南京某基坑工程为例,探讨了GFRP筋替代钢筋用于基坑支护结构时存在的设计与施工问题,介绍了GFRP筋的基本特性、GFRP筋与支护桩冠梁的连接、GFRP筋自身的连接与搭接、GFRP筋笼制作方法以及浇筑混凝土时GFRP筋笼上浮的处理措施。GFRP筋在实际工程中应用表明:基坑土方开挖施工过程中,支护结构变形及周边地面沉降值均控制在允许范围内,基坑安全可靠。     

GFRP筋混凝土大偏心受压柱试验研究

为了探寻GFRP筋混凝土大偏心受压柱的破坏机理和设计方法,完成了5根GFRP筋混凝土柱的大偏心受压试验,展现了GFRP筋混凝土大偏心受压柱从开始加载到破坏的全过程。重点分析了GFRP筋混凝土偏心受压柱在受拉区混凝土达到限值裂缝宽度0.5 mm时和受压区混凝土压碎时的状态,并对5根GFRP筋试件进行了有限元仿真分析。结果表明:GFRP筋混凝土大偏心受压柱的破坏模式是受拉区混凝土先达到限值裂缝宽度,然后受压区混凝土才被压碎;当受压区混凝土被压碎时受拉区裂缝宽度已经远远超过了限值0.5 mm,说明GFRP筋混凝土大偏心受压柱的设计极限状态是由裂缝宽度控制的。最后,得出了设计极限状态下受压区混凝土的压应变值,为GFRP筋混凝土大偏心受压柱的配筋计算提供了理论依据。     

不同侵蚀环境下GFRP筋抗拉性能退化试验

为研究GFRP（glass fiber reinforced polymer）筋在不同侵蚀环境下的抗拉性能,对侵蚀前后GFRP筋进行了拉伸试验,重点分析了侵蚀环境类别和暴露时间对GFRP筋抗拉性能的影响.采用了两种侵蚀方式:一是直接将GFRP筋浸泡在碱、盐和清水溶液中,浸泡周期为180 d;二是将GFRP筋埋置于混凝土梁内,加载后将梁置于大气和氯盐干湿环境中,周期为366 d.借助扫描电子显微镜SEM（scanning electron microscopy）对埋置于混凝土梁内GFRP筋的微观结构变化及其损伤机制进行了分析.试验及分析结果表明:GFRP筋的抗拉性能随溶液直接浸泡时间的增加出现不同程度的降低,浸泡180 d后,GFRP筋的抗拉强度在碱、盐和清水溶液中分别退化30.0%、21.3%和11.3%;对于混凝土梁内GFRP筋,366 d后其抗拉强度下降约为10%;结合试验结果和SEM微观结构分析,可认为导致GFRP筋抗拉性能退化的主要原因是纤维与树脂基体黏结性能降低.最后,基于Arrhenius模型对GFRP筋在两种侵蚀方式下的抗拉性能退化进行了拟合分析,并对其在碱、盐直接浸泡和混凝土梁内环境下的长期性能进行了预测.     

无粘结预应力筋的防护与修复

无粘结预应力混凝土结构的耐久性问题是无粘结预应力结构使用的关键问题,但是目前对无粘结预应力筋的防腐蚀研究还不完善,有待于深入和发展.文章介绍了国内外无粘结预应力混凝土结构的发展概况,指出结构使用环境引起的耐久性问题,分析了无粘结预应力筋腐蚀对钢绞线力学性能及结构性能的影响,提出无粘结预应力结构工程的防护与修复的方法与策略,最后指出了无粘结预应力混凝土结构存在的问题及今后的研究方向.     

碱和海水环境下GFRP筋的抗拉性能加速老化试验研究

基于ACI 440.3R—04及ASTM D665—06规定的试验方法,分别开展了碱环境及海水环境下共70根玻璃纤维塑料(GFRP)筋抗拉性能的加速老化试验.结果表明:侵蚀183 d和365 d后,碱环境下GFRP筋的抗拉强度分别下降了48.81%和55.00%;而海水环境下其抗拉强度则分别下降了24.99%和30.55%;侵蚀环境及侵蚀时间对GFRP筋弹性模量影响不明显.结合加速老化试验结果及电子扫描电镜对腐蚀前后GFRP筋微观形貌的观测结果,对2种环境下GFRP筋的劣化机理进行了对比分析.结果表明,2种环境下GFRP筋劣化机理类似,劣化程度不同.其主要原因是OH-离子来源不同,浓度存在差异:碱环境中OH-离子是原有溶液中的,而海水环境中的OH-离子须通过树脂水解反应产生.     

不同直径GFRP和BFRP筋高温后受剪与受压性能

通过高温后力学性能试验,研究了不同直径玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋和玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋高温后受剪和受压性能。基于试验结果,分析了不同高温对不同直径GFRP筋和BFRP筋力学性能退化和破坏模式的影响。基于Weibull模型分析了GFRP筋和BFRP筋高温后抗剪强度和抗压强度的变异性。结果显示：GFRP筋和BFRP筋经历高温后形貌会发生明显变化,烧失量在300℃高温后快速增加,引起力学性能显著退化。GFRP筋和BFRP筋抗剪和抗压强度退化规律,以300℃高温为界分为两段,300℃后迅速退化且高温的影响程度显著高于直径的影响程度。抗压强度比剪切强度退化更为显著且变异性更高,直径越大的筋材力学性能退化越严重。所建立的强度概率模型和预测模型,与试验吻合较好,可以为相关分析提供参考。     

不同加载速率下GFRP筋与混凝土粘结性能研究

利用符合实际的梁端式试验进行研究,通过观察不同加载速率下粘结界面破坏方式,分析试件的粘结破坏机理,然后通过动态增长系数(DIF)变化情况和破坏机理定量分析不同加载速率对于粘结性能的影响.最后引入加载速率的影响因素,修正已有的GFRP筋与混凝土粘结滑移本构关系模型,并与试验曲线相对比,两者吻合比较好.     

沉积岩单轴抗压强度与弹性模量关系研究

岩石单轴抗压强度和弹性模量之间存在有模糊的正相关性。作者的研究工作力图使两个指标间以往较为模糊的关系变得明确,并以此估算取值较为困难的弹性模量值。在岩石结构、构造特征研究的基础上,统计、整理了不同结构、构造特征的300余个沉积岩岩石试件的测试结果。从统计结果可见,随着结构、构造分类的细化,沉积岩单轴抗压强度与弹性模量之...     

活性粉末混凝土抗压强度尺寸效应及弹性模量研究

活性粉末混凝土(简称RPC)作为一种新型材料,拥有优异的力学性能.为了使其更好地应用于桥梁工程等工程实践当中,对RPC抗压强度的尺寸效应及弹性模量进行试验研究.对于活性粉末混凝土而言,不掺钢纤维(RPC-1)的混凝土抗压强度尺寸效应较掺钢纤维的混凝土抗压强度明显;三种尺寸的立方体块抗压强度随试块尺寸的增大而减小;100 mm×100 mm×100 mm试块的抗压强度与100 mm×100 mm×300 mm试块的轴心抗压强度非常接近,活性粉末混凝土表现出了良好的韧性;三组混凝土的弹性模量分别为44.4 GPa、41.2 GPa、41.8 GPa,试验数据显示,混凝土在1/3强度内不会出现明显的塑性变形,可看做为线弹性材料.     

GFRP/钢绞线复合筋黏结性能的试验研究

目的 研究肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇注深度等因素,对GFRP/钢绞线复合筋与混凝土黏结性能的影响.方法 利用拉拔试验,对180个GFRP/钢绞线复合筋混凝土试件进行试验,测定每个试件的黏结强度和加载端滑移,根据试验结果研究不同因素对黏结性能的影响.结果 肋间距为筋直径的1倍时,GFRP/钢绞线复合筋的黏结性能最佳;GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度,随筋直径和埋置长度的增大而减小,随混凝土强度等级和保护层厚度的增加而增大;GFRP/钢绞线复合筋的"顶部筋"效应明显,黏结强度随浇注深度的增大而增大.结论 肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇注深度等均显著影响GFRP/钢绞线复合筋与混凝土的黏结性能;试验结果可为确定GFRP/钢绞线复合筋的锚固长度、构建GFRP/钢绞线复合筋的黏结-滑移模型以及制定相关规范提供理论依据.     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料拉压比试验研究

立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,是研究聚乙烯醇纤维对水泥基复合材料拉压比性能影响的最直接的方法。立方体试件的尺寸为100mm×100mm×100mm,PVA纤维掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%,粉煤灰掺量为30%、50%。试验结果表明,掺入PVA纤维对立方体抗压强度影响不显著,而劈裂抗拉强度则提高了42.64%～135.12%,拉压比提高36.82%～134.27%;30%粉煤灰掺量的水泥基复合材料比50%粉煤灰掺量的水泥基复合材料抗压强度高20%以上,但对劈裂抗拉强度影响不明显。PVA纤维水泥基复合材料立方体抗压试块裂缝开展路径较多,不易破碎,抗压韧性显著增强。     

GFRP筋混凝土连续梁极限状态研究

首先推导了GFRP筋混凝土矩形截面梁正截面极限弯矩的计算公式,然后通过定义弯矩重分布系数分析两跨GFRP筋混凝土连续梁的极限弯矩和破坏截面,最后通过6根GFRP筋混凝土连续梁试验检验了理论分析的合理性,为GFRP筋混凝土连续梁的工程应用提供参考.     

玻璃陶瓷(MACOR)拉伸强度率相关性的研究

掌握玻璃陶瓷MACOR的拉伸性能,对于其在航空航天、国防和其它工程中的应用,以及材料科学本身而言具有重要价值。本文使用巴西圆盘实验方法研究了加载速率对MACOR拉伸强度的影响。静态实验是在MTS试验机上完成的,动态实验是在6.35mmSHPB实验装置中完成的。脉冲整形技术被用于实现试件两端力的动态平衡,以消除惯性效应的影响,从而实现准静态应力分析。实验结果表明MACOR的拉伸强度与加载率相关,拉伸强度作为加载率的函数,当加载速率从0增加到5780GPa/s时,MACOR的拉伸强度从26MPa增大到50MPa。     

玻璃纤维筋拉伸力学性能试验研究

鉴于玻璃纤维筋在物理力学性能上与钢筋的差异,通过对玻璃纤维筋进行普通拉伸试验,探索玻璃纤维筋在拉伸下的力学性能.并与钢筋做比较,为玻璃纤维筋混凝土结构的研究提供参考和理论依据.     

拉挤GFRP管材与钢管连接的拉伸试验研究

拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能,采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中,研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明：胶层剪应力在加载初期沿长度方向呈现两端大、中间小的分布特征,高应力发生在胶接端,并随荷载上升逐步往加载端胶层转移;胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力,但当长度达到管径的1.6倍后,继续增加胶接长度对承载力的提升并不大,故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中,研究了e/d（端距/栓径）、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响。试验结果表明：当e/d=7时,承载力达到最大值,破坏形式以挤压破坏为主;根据螺栓排数n与承载力的关系,可以推导相应折减系数来计算承载力。     

铝在氨基磺酸溶液中腐蚀速率的研究

本工作用分光光度法研究铝在0.4～1.6M氨基磺酸溶液中,在40°～70℃温度条件下的腐蚀速率。根据腐蚀速率数据,利用Mathur提出的经验公式计算出铝在氨基磺酸溶液中腐蚀反应的动力学参数K,B,E和A。把这些动力学参数同铁在氨基磺酸溶液中腐蚀动力学参数进行比较,结果表明,两种金属具有相近的能量障阻,动力学参数K、B和A随着金属特性和实验条件的不同而有差异。     

现场测试混凝土弹性模量的方法研究

近年来,混凝土的弹性模量值引起了日益广泛的重视,其在计算钢筋混凝土的变形、裂缝扩展、温度应力以及估算预应力损失等方面是必不可少的指标。采用传统的静力载荷试验的方法测试混凝土材料的弹性模量存在着费事、费时、代表性不强和难以全面检测等缺点,我们利用现场无损检测的方法测试混凝土结构和材料的弹性模量,较好地解决了上述问题。