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。     

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。     

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。     

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。     

玄武岩纤维筋混凝土梁正截面抗弯承载力试验研究

为了研究BFRP筋混凝土梁的抗弯性能,进行了不同配筋率和不同配筋形式BFRP筋混凝土梁的四点弯曲试验,分析了试件的跨中挠度、抗弯承载力和裂缝分布规律。结果表明:BFRP筋混凝土梁的弯矩-挠度曲线表现出试件开裂、峰值弯矩为转折点的三折线特征;BFRP筋与钢筋混合配筋梁的弯矩-挠度曲线表现出试件开裂、钢筋屈服和峰值弯矩为转折点的四折线特征;BFRP筋与钢筋混合配筋能提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,减小BFRP筋混凝土梁的挠度和裂缝宽度,同时发挥BFRP筋强度高的特点;BFRP筋与钢筋混合配筋梁符合平截面假定,并给出了正截面抗弯承载力计算公式。     

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。     

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。     

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。     

玄武岩纤维筋海水海砂混凝土梁承载性能及使用性能影响因素研究

为提升玄武岩纤维（BFRP）筋海水海砂混凝土梁的承载性能和使用性能,提出采用纤维编织网增强水泥基复合材料 (textile reinforced ECC, TRE)复合层替代受拉区部分混凝土来限制裂缝和挠度发展。研究参数包括配筋率、截面高度、筋材直径和TRE复合层。结果表明:增大配筋率(或轴向刚度)和截面高度可提高承载力、减小挠度和裂缝宽度;采用直径较小的BFRP筋可减小裂缝宽度,但对承载力和挠度无显著影响;TRE复合层可在一定程度上提高梁的开裂荷载和承载力。此外,TRE复合层能有效地延缓梁的刚度退化,减小梁在使用阶段的挠度和裂缝宽度,其效果随着复合层厚度和纤维编织网层数的增加而越发明显。在使用荷载作用下,TRE复合梁的挠度值和裂缝宽度较未复合梁的最大值分别减小63.2%和71.3%。最后,基于截面分析法给出了TRE复合梁的承载力计算方法和最优配网率公式,承载力计算值与试验值吻合良好,相对误差总体处于16%以内。     

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。     

BFRP筋海砂再生混凝土柱轴压性能研究

通过30根BFRP筋海砂再生混凝土（Sea-sand recycled aggregate concrete,SRAC）柱的轴心受压试验,探究BFRP纵筋配筋率、BFRP箍筋间距和再生骨料取代率等因素的影响。试验发现：BFRP筋柱的破坏过程与钢筋混凝土柱较为相似。随着混凝土中再生砖骨料含量的增加,试件承载力相应降低;为提高柱承载力,当其他参数相同时,可适当提高BFRP纵筋配筋率;减小箍筋间距,试件延性明显改善,但承载力提高幅度较小。     

玄武岩纤维增强材料筋混凝土梁试验及开裂弯矩计算

通过对5根玄武岩纤维增强材料(BFRP)筋混凝土梁的受弯性能试验,研究BFRP筋配筋率和混凝土强度对开裂弯矩的影响规律。基于普通钢筋混凝土梁开裂弯矩计算方法,结合混凝土受拉应力-应变关系,给出截面抵抗矩塑性影响系数关于配筋率和混凝土强度的关系曲线,建立BFRP筋混凝土梁开裂弯矩的计算模型。并用试验数据验证建议计算模型的正确性,结果表明:建议计算模型能有效预测BFRP筋混凝土梁的开裂弯矩。     

FRP筋-ECC-混凝土复合梁受弯性能模拟分析

在三维层面上建立FRP筋-ECC-混凝土复合梁计算模型,通过有限元计算结果与试验数据的对比分析验证了该模型和计算方法的有效性,以此基础上研究了ECC厚度、BFRP筋配筋率和混凝土强度对复合梁抗弯性能的影响规律。研究结果表明:当ECC强度大于混凝土的强度时,受拉区ECC层的厚度越大,复合梁的承载力越高;当ECC强度和混凝土强度相当时,综合考虑构件经济性与力学性能,复合梁受拉区ECC层的厚度取70mm较为理想;增加FRP筋配筋率是提高复合梁承载力的有效手段。     

考虑二次受力的内嵌BFRP筋加固混凝土T形梁受剪性能试验研究

为了研究二次受力对内嵌BFRP筋加固混凝土梁受剪性能的影响,对6根内嵌BFRP筋混凝土T形截面加固梁和2根对比梁进行了受剪性能试验。对试件梁的受力过程、破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、斜截面应力重分布现象以及初始荷载大小、卸载程度和BFRP筋端部锚固长度等因素对加固梁的影响进行研究。研究结果表明：虽然加固梁发生了剪切破坏,但是破坏特征复杂且伴随着次生破坏;试件梁的斜截面在斜裂缝出现时和箍筋屈服时出现了重分布,对于二次受力试件梁,BFRP筋应变滞后现象明显,且BFRP筋应变分布不均匀,在进行加固梁承载力计算时应考虑此因素带来的承载力降低的影响;初始荷载、卸载程度及BFRP筋端部锚固有利于加固梁极限荷载的提高和延缓斜裂缝的开展,应在加固梁受剪承载力计算公式中引入相关系数或满足构造要求来体现这些因素的影响。     

预应力钢骨混凝土梁非线性分析

为进一步研究预应力钢骨混凝土梁的工作性能,运用有限条带法,考虑材料非线性,编制计算程序,对其在单调荷载作用下的整个受力过程进行分析。计算得到预应力与普通钢骨混凝土梁在开裂阶段、屈服阶段、极限阶段的荷载、位移值,及混凝土强度、含钢率、有效预应力、非预应力筋配筋率对预应力钢骨混凝土梁荷载—变形关系的影响曲线。结果表明,对钢骨混凝土梁施加预应力,能显著提高构件的开裂承载力和极限承载力,但其延性有所降低;混凝土强度等级越高,梁的开裂承载力和极限承载力越大;含钢率越大,截面刚度越大,构件承载力提高越明显;开裂前阶段,非预应力筋配筋率对构件承载力的影响较小,开裂后,非预应力筋配筋率越大,梁的极限承载力越大。     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

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。     

钢-纤维复合纵筋和玄武岩纤维复合纵筋混凝土梁受剪承载力试验研究

为了研究纵筋分别采用钢-纤维复合筋（SFCB）和玄武岩纤维复合筋（BFRP筋）的混凝土梁受剪性能,以普通钢筋混凝土梁作为对比,设计并开展了46根梁的受剪承载力试验,变化参数为剪跨比、纵筋配筋率和有无箍筋。试验结果表明:三种纵筋梁的受剪承载力均随着剪跨比的减小而增大;SFCB梁的受剪承载力随着纵筋配筋率的增大也增大。此外,提出广义销栓作用影响系数的概念,推导其计算式,用于评价复合纵筋和玄武岩纵筋对混凝土梁受剪承载力的贡献,并据此建立受剪承载力计算式。经与国内外共223组混凝土梁(纵筋为钢筋、BFRP筋和SFCB等)受剪试验数据对比,验证所提广义销栓作用受剪承载力计算式的正确性。在此基础上,采用与钢筋混凝土梁受剪承载力规范公式相近的安全度,建议了适用于纵筋为复合筋和玄武岩筋的混凝土梁受剪承载力设计公式。     

BFRP筋钢纤维部分增强再生混凝土梁抗弯性能研究

设计了7根BFRP筋钢纤维再生混凝土梁,研究了钢纤维体积掺量(vsf)和钢纤维混凝土层厚度(hsf)对试验梁抗弯性能的影响,分析了各试验梁受弯破坏模式、承载力变化、裂缝发展及挠度变形。试验结果表明:钢纤维体积掺量和钢纤维混凝土层厚度均对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯承载力具有一定的影响。随着钢纤维体积掺量的提高,BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载均有一定程度的增加,但并非线性增长。同时,发现在混凝土受拉区掺入钢纤维可有效降低BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的挠度,抑制裂缝的发展;且随着钢纤维再生混凝土层厚度的增加,试验梁的极限承载力逐渐增加,当刚纤维掺量为1%,截面高度为全截面高度的0.6倍时,梁受弯承载力为全截面钢纤维再生混凝土梁的91.5%。