拉拔条件下GFRP筋与混凝土粘结强度试验研究

采用Canadian Standards Association(CSA)标准规定的拉拔试验方法,考虑GFRP筋的种类、组分、直径、表面处理方法、肋间距、肋高度、肋宽度等因素,对GFRP筋与混凝土之间的粘结强度进行了试验研究。研究结果表明:试件的粘结破坏有筋表面变形的剪切、变形的脱落和肋间混凝土被剪碎三种形式;GFRP筋与混凝土的粘结强度低于钢筋与混凝土的粘结强度,大约为钢筋与混凝土粘结强度的65%~87%;GFRP筋的种类、直径、表面处理方法、肋高度、肋间距和肋宽度等因素对粘结强度的影响显著,但GFRP筋组分的影响不大;当肋间距为GFRP筋直径、肋高度为GFRP筋直径的6%时,GFRP筋与混凝土的粘结强度最高。     

玻璃纤维增强复合材料筋肋参数优化试验研究

利用拉拔试验对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)带肋筋与混凝土的粘结性能进行试验研究,并对筋的肋参数进行优化。自行设计了 30种不同肋参数的GFRP带肋筋,试验变量包括筋直径、肋高度和肋间距。在此基础上,制作了90个标准拉拔试件,分别测试了 GFRP带肋筋的粘结强度和加载端滑移,得到了相应的粘结-滑移曲线;根据肋参数的优化准则对各种GFRP带肋筋的粘结-滑移曲线进行分析,确定GFRP带肋筋的最佳肋参数。试验结果表明:肋参数对GFRP带肋筋与混凝土的粘结性能影响显著;GFRP带肋筋的最佳肋间距为筋直径的1倍,最佳肋高度为筋直径的6 %,即最佳肋高度与最佳肋间距的比值为0.06。      

大应变纤维增强复材约束冰短柱轴压力学性能试验研究

混凝土等传统建筑材料在寒冷地区的使用受到了很大限制,而冰是寒区一种可就地取材的建筑材料,但却存在强度低和延性差等缺点。为了解决上述问题,提出一种可用作寒区受压构件的新型大应变纤维增强复材(LRS-FRP)约束冰柱,它由外部的LRS-FRP管和内填的核心冰组成。通过对3个圆形纯冰短柱和6个圆形LRSFRP约束冰短柱的轴压试验研究,考察LRS-FRP层数对该新型组合短柱轴压力学性能的影响。试验结果表明:LRS-FRP约束冰短柱的轴压破坏模式为柱中附近LRS-FRP管环向拉断; LRS-FRP管的约束可大幅提升核心冰的轴压力学性能,组合柱的轴向荷载-应变曲线近似呈两阶段的双线性特征,且极限承载力和峰值轴向应变随LRSFRP层数的增加近似呈线性增长; LRS-FRP管的环向断裂应变受LRS-FRP层数的影响较小。     

创新设计的FRP-混凝土组合梁基本力学性能

近年来纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)材料被广泛地用于桥梁结构以解决日益严重的钢材锈蚀问题.为了充分发挥各种材料的优势和降低造价,FRP-混凝土组合结构被认为是一种最有效的组合形式.首先阐述了FRP材料与混凝土结合形成一种轻质、耐腐蚀且价格相对便宜的组合梁的创新设计思路,并提出了由该类型组合梁形成板式桥的新型桥面结构形式;其次,给出了FRP-混凝土组合梁的简化失效分析方法以及延性、简化刚度和变形的计算公式;最后,基于刚度、强度和延性设计要求,给出了FRP-混凝土组合梁的初步设计步骤.     

GFRP带肋筋粘结性能试验研究

利用拉拔试验,研究玻璃纤维增强塑料(GFRP)带肋筋与混凝七的粘结性能,确定GFRP带助筋的最佳外形,构建GFRP带肋筋与混凝土的粘结滑移本构关系模型.试验变量包括筋直径、肋间距和肋高度.试验结果表明:GFRP带肋筋与混凝土的粘结强度显著提高;粘结强度随GFRP带肋筋直径的增大而降低;试件的破坏形式为GFRP带肋筋肋间混凝土的剪切破坏,以及肋表面的轻微磨损;不同的肋参数,如肋间距、肋高度等,对GFRP带肋筋与混凝土的粘结性能影响显著.通过对试验数据的分析可得,机械咬合力是GFRP带肋筋与混凝土的粘结强度的主要组成部分;剪切滞后现象反映了直径对GFRP筋粘结性能的影响;楔块效应反映了肋参数对GFRP筋粘结性能的影响;GFRP带肋筋的最佳肋间距为筋直径的1倍,最佳肋高度为筋直径的6%,此结果可为GFRP带肋筋的规模化生产及工程应用提供理论依据;新构建的粘结滑移本构关系模型能较好地反映GFRP带肋筋的受力全过程.     

GFRP/钢绞线复合筋黏结锚固试验研究及设计建议

GFRP/钢绞线复合筋与混凝土之间的黏结锚固是GFRP/钢绞线复合筋增强混凝土结构性能的关键问题.采用拉拔试验,参照ACI规范的试验方法,对180个混凝土拉拔试件进行试验研究,测定每个试件的黏结强度、加载端滑移及自由端滑移,并计算GFRP/钢绞线复合筋的黏结一滑移关系曲线.基于肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇筑深度等因素对黏结锚固性能的影响,通过对试验数据的统计分析,得到GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层修正系数、混凝土浇筑深度修正系数及黏结滑移限值,提出GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度计算公式和基本锚固长度的计算公式,并确定锚固长度的计算原则.试验数据及设计建议可为确定GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层厚度、构建GFRP,钢绞线复合筋的黏结一滑移本构关系模型以及制定相关规范提供参考和依据.     

GFRP板与混凝土粘结性能试验

为考察玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,GFRP)板与混凝土的粘结性能,对36个试件进行了试验研究.采用GFRP板-混凝土块搭接接头的单剪试验方法,考察了4种GFRP板与混凝土的连接方式(粘粗砂法、涂环氧胶法、粘剪力键法以及同时粘剪力键和粘粗砂的综合法),同时考虑了粘砂长度、环氧胶类型、混凝土类型和附加GFRP布增强等因素,并提出了一种抗剪设计方法.结果表明:4种连接方式都获得了较高的平均粘结强度(>2.9 MPa);粘砂长度、环氧胶类型和附加GFRP布增强等因素对平均粘结强度有显著的影响,而混凝土类型的变化则影响较小.提出的4种连接方式均可作为FRP-混凝土组合结构的有效组合界面抗剪连接措施.     

工程结构加固课程教学模式探讨

针对"卓越工程师"培养计划的需求,对工程结构加固课程进行教学改革,对教学内容和教学方式进行了调整,提出了"一个实习基地、两种教学方式、三个共建平台、四种技能培养(一二三四)"的教学模式,并指出了建设此教学模式的具体思路和实施方法。实践证明,在培养土木工程专业卓越工程师的教学过程中采用该模式可以取得良好的效果。     

FRP-混凝土组合桥面结构热应力分析

采用我国现行桥梁规范中最不利的三种环境温差作用(两种均匀温度变化和一种梯度温度变化),利用有限元软件ABAQUS对一种FRP-混凝土组合桥面结构进行热应力分析,得到了该组合桥面结构在这三种温差作用下的变形特征和应力分布状况。有限元模拟结果表明,均匀温度变化效应大于梯度温度变化效应;温差作用对FRP-混凝土组合桥面结构非常不利,在以后FRP-混凝土组合桥面结构设计中需将此作用作为重要的荷载之一加以考虑。     

FRP-FBG智能复合板的制作及其传感器特性研究

结合纤维增强聚合物(FRP)材料的强度特性和光纤布拉格光栅(FBG)的感知特性,研制开发了FRP-FBG智能复合板.阐述了FBG的应变和温度传感原理,研究了FRP-FBG智能复合板的制作工艺,通过标准材料试验和水浴法试验分析了该智能复合板的应变和温度传感特性.结果表明:与裸FBG相比,FRP-FBG智能复合板基本不改变FBG的应变传感特性,但温度传感系数却提高了约2.2倍;基于目前的光栅解调系统,该智能复合板可以探测识别1 με与0.03 ℃的应变与温度变化.