格构腹板增强泡桐木夹芯复材板的弯曲性能试验

采用真空导入工艺,制备了格构腹板增强泡桐木夹芯复材板。对不同格构腹板厚度和不同腹板间距的试件进行四点弯曲试验,研究其破坏模式、跨中应变和跨中挠度情况。试验结果表明:增加腹板厚度能有效提高夹芯板的极限承载力,提高幅度随腹板厚度的增加而减小;减小格构腹板间距也能提高夹芯板的极限承载力,提高幅度随格构腹板间距的减小而减小。采用铁木辛柯梁理论,考虑弯曲和剪切变形的共同影响,推导出板材跨中挠度计算式;采用经典夹芯梁理论预估了试件的受弯极限承载力,挠度和承载力的理论值与实测值均吻合较好。     

新型混合芯材复合材料夹芯板受弯性能试验研究

研制一种真空成型工艺制作的基于轻木-泡沫混合芯材的复合材料夹芯板。采用四点弯曲力学性能试验研究复合材料夹芯板的受弯破坏形态以及芯材组分对复合材料夹芯板弯曲力学性能的影响。结果表明,复合材料夹芯板的破坏模式不同于花旗木板,表现为GFRP腹板的剪切破坏。复合材料夹芯板的抗弯承载力及刚度大于花旗木板;夹芯板提高芯材和GFRP的利用效率;随着混合芯材夹芯板芯材成分比例的不同,峰值挠度基本相同,但随着花旗木芯材比例的减小,峰值承载力和抗弯刚度降低。     

U型截面GFRP泡桐木夹层板抗弯性能研究

通过对11个U型截面玻璃纤维增强复合材料（GFRP）泡桐木夹层板试件的三点弯曲试验研究,探讨了该类型组合截面试件的破坏形态、荷载变形特性、应变分布和发展特征,并分析了GFRP纤维铺层数、芯材厚度以及跨高比等参数对试件受力特征的影响.结果表明： GFRP纤维铺层数或芯材厚度增加,均能提高试件的极限承载力,且芯材厚度较大的试件,GFRP纤维铺层数增加对其极限承载力的提高更明显.对于芯材厚度为35mm的试件,当纤维铺层从4层增加到6层和8层时,其极限承载力可提高3370%和6659%.当跨高比从8增加到18,纤维铺层为4层和6层的试件刚度分别下降了8194%和7888%,极限承载力下降了5200%和3816%.与国外现有U型截面GFRP板桩对比,U型截面GFRP泡桐木夹层板刚度提高率为2924%~18197%.     

织物增强混凝土与再生保温混凝土界面黏结性能试验研究

为研究织物增强混凝土与再生保温混凝土界面的黏结性能,设计了3组6种不同界面黏结推出试件,分析不同处理方式下推出件的荷载-位移曲线及试件的破坏形态。试验结果表明:预留沟槽推出试件对阻止界面滑移和剥离影响效果明显,在极限荷载时,预制纤维编织网增强混凝土(TRC)板肋被剪断,试件整体破坏形式呈脆性破坏;带纤维增强复材(FRP)剪力连接件剪切构件承载能力相对较好,荷载-位移曲线下降段较为平缓,试验过程中产生多条裂缝,沿着剪切面呈延性破坏,整个试验过程并未发生FRP连接件脆断、界面剥离现象;本试验合理的推出件设计和加载方案避免了对刚性模量较低夹芯层进行直接加载导致位移-荷载曲线不符合实际的试验要求。     

空间格构腹板增强泡沫夹芯复合材料-试件准静态压缩吸能试验

采用聚氨酯泡沫作为填充材料,玻璃纤维增强复合材料作为面层和腹板,将双层正交格构腹板改变为双层错位格构腹板、多层错位格构腹板、六边形格构腹板和多层梯形格构腹板,制作空间格构腹板增强泡沫夹芯复合材料试件。对试件开展准静态压缩试验,记录试件的破坏过程,得到其荷载 位移曲线。分析试件产生不同破坏形式的原因,对比试件在压缩变形过程中承载力变化情况;引入能量吸收值、比吸能和平均压溃力3个指标比较试件的吸能性能。结果表明:改变竖直格构腹板的空间位置后,试件的准静态压缩破坏模式由竖直格构腹板突然屈曲失稳破坏改变为竖直格构腹板先产生倾斜再发生弯曲破坏,以及斜向格构与泡沫的剥离破坏和斜向格构与斜向格构的层间剥离破坏,有效减少了试件承载力的弹性突变,降低了试件的脆性;竖直格构腹板弯曲破坏比斜向格构的剥离破坏吸收更多能量,其能量吸收值波动幅度最大为16.6%;试件的能量吸收值随着压缩量增加呈线性增加,其耗能性能较为稳定。     

基于Reissner理论的加强结构绝缘板(FSIP)挠度分析

加强结构绝缘板是采用水泥纤维板作为结构面板,粘贴于聚苯乙烯泡沫芯材两侧,并在下面板和芯材之间用碳纤维布加固而形成的夹芯板结构,具有良好的节能环保特性。通过抗弯试验,研究了不同芯材厚度、有无碳纤维布对FSIP板承载力的影响;基于Reissner理论,运用Timoshenko梁理论和复合材料力学公式,修正了夹芯板的中性层位置,并考虑横向剪切效应的影响,提出了在任意集中荷载作用下FSIP板的挠度计算式,并与试验结果进行对比。结果表明:有碳纤维布加强的结构绝缘板,增加芯材厚度可显著提高加强结构绝缘板的抗弯极限承载力,增加结构延性,且挠度理论计算值与试验结果吻合较好。     

复材格栅-高延性纤维水泥基受拉本构关系模型

对复材格栅增强高延性纤维水泥基(ECC)复合试件进行单轴拉伸试验,研究复材格栅厚度对复合试件拉伸力学性能的影响。在试验研究的基础上建立复材-ECC复合层轴向拉伸应力-应变本构关系模型,并与试验结果进行比较分析。试验结果表明:复材格栅与ECC界面间没有发生相对滑移,ECC试件的破坏模式为聚乙烯醇纤维被拉断或拔出破坏,而复材-ECC复合层试件的破坏模式为复材格栅断裂。复材格栅作为增强材料嵌入到ECC中,可以显著提高复材-ECC复合层的轴向刚度、极限承载力,明显改善其拉伸性能。计算结果表明:建立的预测模型与试验值吻合较好,可以有效地预测复材-ECC复合层的极限拉伸强度及轴向受拉应力-应变关系。     

单向纤维腹板增强复合材料夹层结构的受弯性能试验研究

采用真空导入成型工艺,制备出单向纤维腹板增强复合材料夹层粱.对不同腹板间距、腹板厚度和增加横向腹板的试件进行了四点弯曲试验,研究其破坏模式和机理.基于经典夹层粱理论,采用有效的理论分析模型,预估了试件的抗弯刚度、破坏模式和受弯极限承载力,理论分析与试验结果较吻合.     

预制夹芯保温墙体棒状FRP连接件有限元模拟分析

FRP连接件是超低能耗预制夹芯保温墙体中的关键构件,其抗拔抗剪性能直接影响了预制夹芯墙体的力学性能。本研究使用ANSYS有限元模拟软件,对超低能耗预制夹芯保温墙体中FRP连接件进行抗拔及抗剪试验模拟,研究直径16 mm、18 mm、20 mm三类FRP连接件试件的力学性能。结果表明：1)FRP连接件抗拔性能较好,试件抗拔性能均满足规范要求,抗拔试验模拟的破坏形式均为混凝土板的劈裂破坏,试件破坏时FRP连接件均完好。2)FRP连接件抗剪性能较差,夹芯墙板内外叶板易出现较大竖向相对位移,抗剪承载力试验中只有当连接件直径达到20 mm时,试件抗剪承载力及内外叶墙体之间的相对位移达到规范要求。     

方形复材-钢复合管约束型钢混凝土柱抗震性能试验研究

结合钢管约束型钢混凝土柱和纤维增强复合材料管约束型钢混凝土柱的优点,提出了复材-钢复合管约束型钢混凝土柱,其中复合管的内管为钢管,外管为复材管。进行了2个方形复材-钢复合管约束型钢混凝土柱试件和1个方形钢管约束型钢混凝土对比试件的滞回性能试验研究,3个试件的剪跨比均为4,试件的主要变化参数为外包玻纤布层数(6层和8层)。试验结果表明:方形复材-钢复合管约束型钢混凝土柱的抗剪承载能力、延性和耗能能力明显优于方形钢管约束型钢混凝土柱的,而且随着外包玻纤布层数的增加,复合管约束型钢混凝土柱的抗剪承载能力、延性和耗能能力逐渐提升;3个试件的破坏模式均为弯曲破坏。     

梁板一体化复合材料夹芯桥面板弯曲性能研究

采用工业化成型工艺,制备成梁板一体化复合材料夹芯构件,并进行四点弯曲试验,分析纤维铺层厚度、水平腹板等参数对夹芯板的破坏形式、极限荷载、跨中变形和整体刚度等的影响规律。结果表明:当纤维铺层数从2层增加到4层和6层,极限承载力分别提高99. 8%、213%,刚度分别提高42. 6%、99. 8%;设立水平腹板对构件极限承载力的影响不大,但能提高构件的延性。建立三维有限元模型,将数值模拟结果与试验结果对比,验证了模型准确性,用验证后的模型分析受压面层厚度和竖向腹板对结构的受力影响。结果表明:与4层纤维复合夹层构件相比,受压区面层为6层的构件的极限荷载增加了23. 4%;添加竖向腹板,会使构件的极限承载力提高22. 1%。     

格构增强泡沫夹芯复合材料单向板弯曲疲劳研究

作为近年来兴起的的新型材料,格构增强泡沫夹芯复合材料具有轻质高强的优势,其通过在芯材之间加入格构腹板有效地提高了复合材料单向板的抗弯性能。本项研究对格构增强型泡沫夹芯复合材料单向板的弯曲性能进行了静态试验和疲劳试验,并应用统计学理论与累积损伤模型对疲劳试验结果进行了分析,结果表明其疲劳统计寿命服从Weibull分布,并以此为基础建立了在一定可靠度下的双对数疲劳方程和单对数疲劳方程。累积损伤模型能较好地反映单向板损伤发展的过程,在此基础上完善了格构复合材料单向板的疲劳寿命方程。研究结果表明,格构腹板的加入对提高泡沫夹芯复合材料单向板的弯曲疲劳性能有重要作用。     

泡桐木复合夹芯板面内轴向承载能力分析

回顾了泡桐木复合夹芯板面内轴向承载能力试验,提出了面内轴向荷载作用下泡桐木复合夹芯板承载能力参考限值;针对既有承载力计算方法的不足,运用经典夹层结构复合材料理论,讨论了夹芯板的稳定性及参数变化对其的影响,给出了面内轴向荷载作用下轻质泡桐木复合夹芯板承载能力的计算方法,阐述了泡桐木复合夹芯板的破坏机理。分析表明,取基于弯曲和剪切共同作用的弹性屈曲荷载作为泡桐木复合夹芯板轴向承载能力的限值是比较合适的;芯材拼缝的设计、施工工艺是该夹层结构发挥承载能力的关键因素;与传统的墙板或墙体比较,泡桐木复合夹芯板具有显著的质轻而承载力高的特点。     

预制混凝土夹芯墙板玄武岩纤维筋拉结件承载性能研究

玄武岩纤维(BFRP)拉结件是连接混凝土夹芯墙板外墙板中内、外叶墙板的重要构件,在保温外墙板中主要承受拉拔荷载以及剪切荷载。为了研究BFRP拉结件的锚固和抗剪性能,对5组不同温度下的18个中心拔出试件和6个双剪试件分别进行拉拔试验和双剪试验。结果表明:中心拔出试件破坏形态为锥体-黏结复合破坏;常温25℃下,BFRP筋抗拉拔承载力为14.6 k N;低温时黏结强度提高12%~22%,高温时黏结强度下降19%~40%;双剪试件破坏形态为上端两个BFRP受拉锚固失效,下端两个BFRP拉结件断裂破坏;保温板的存在对试件受剪承载力影响不大,但可以减小破坏时内、外叶板的相对滑移值。     

U形肋加劲板局部稳定性试验研究

U形肋加劲板是构成钢箱梁顶板、底板的主要板件,U形肋腹板与被加劲板局部失稳是其两种主要失稳破坏模式。为研究U形肋加劲板的局部稳定性能,分别设计并制作了U形肋腹板与被加劲板壁板两组局部稳定试件,并考虑U形肋腹板宽厚比、被加劲板宽厚比以及U形肋翼缘与腹板间弯曲半径变化。通过轴压试验得到了U形肋加劲板的局部失稳破坏模式、稳定承载力、应力-位移曲线以及局部稳定折减系数。试验研究表明：随着局部板件宽厚比的增大,试件由强度破坏转变为失稳破坏,且失稳破坏特征表现得越明显。当板件宽厚比不小于22.5时,宽厚比较大的板件先于其他板件失稳。U形肋腹板与翼缘之间弯曲半径增大时,U形肋腹板宽度及宽厚比变大,导致U形肋腹板稳定承载力降低。将试验结果与公路钢桥规范中的稳定系数曲线对比发现,对于钢桥规范中的稳定曲线,采用钢材屈服强度计算得到的板件稳定承载力明显小于试验值,而采用抗拉强度计算得到的板件稳定承载力接近试验值,说明采用钢桥规范计算U形肋加劲板稳定承载力,其安全系数和钢材的抗拉强度与屈服强度比值相当。     

预制TRC板与混凝土界面性能研究

研究了织物增强混凝土(textile reinforced concrete,TRC)板与混凝土构件在凿毛及射钉锚固下的界面粘结性能,考虑边缘距离、粘结层厚度、粘结层水胶比、是否凿毛以及不同混凝土强度等级等因素,建立了20种工况,完成了单面剪切试验。结果表明,设立粘结层以及对混凝土表面进行凿毛处理可以显著提高试件的抗剪承载力;试件的抗剪承载力随粘结层水泥基体水胶比的增大、粘结层厚度的减小呈增大趋势;随边缘距离的增大呈先增大后减小趋势;试件破坏形式基本为撬出以及剥离的混合破坏模式。     

预制夹芯保温墙体棒状FRP连接件力学性能试验研究

连接件作为预制夹芯保温墙体主要受力部件,墙体内部FRP连接件的受力性能直接影响墙体的使用安全。通过对FRP连接件试件进行抗拔和抗剪试验,研究FRP连接件的力学性能。结论表明:在抗拔试验中,当试件失去承载力时,破坏形式均为混凝土出现裂缝或劈裂,连接件未从混凝土中拔出。在抗剪试验中,试件均因连接件发生层间剪切破坏而失去承载力。只有当连接件直径达到20 mm时,才能符合AC320规范规定的位移与极限承载力要求。     

玻璃纤维复材筋拉结预制混凝土夹芯墙板平面外抗弯性能研究

为研究采用玻璃纤维复材筋拉结制作的预制混凝土夹芯保温外墙板的平面外抗弯性能,采用7块夹芯保温墙板和4个现浇混凝土墙板作为对比进行平面外静力加载试验。试验研究表明:夹芯保温墙板具有一定的弱组合性,且随着保温板与混凝土板之间黏结力的破坏,组合程度逐渐降低;按照非组合板进行设计,仅考虑内叶板受力的夹芯保温墙板在设计荷载作用下有较大的安全储备,基本处于未开裂阶段;内叶板采用带肋板形式的夹芯保温墙板可以在满足承载力和变形要求的前提下,有效减轻构件质量,提高经济性。     

复材增强约束珊瑚骨料混凝土柱抗震性能试验研究

纤维增强复合材料具有轻质高强、耐腐蚀等优点,可广泛应用于海洋工程结构,从根本上解决传统工程结构面临的钢材锈蚀问题。将复材管、拉挤型材和珊瑚骨料混凝土进行组合应用,提出了一种复材增强约束珊瑚骨料混凝土组合柱,并通过拟静力试验对其抗震性能进行了研究。研究变量包括轴压比、复材管缠绕角度、复材管厚度,重点探讨了不同情况下组合柱的破坏模式、极限承载力、耗能以及延性特征等的变化规律。结果表明,所有试件破坏模式均为内部拉挤型材断裂,同时混凝土压碎。改变试件轴压比、复材管缠绕角度、复材管厚度会对试件抗震性能产生影响。     

纤维组合夹芯梁的平放、侧放抗弯性能

对由玻纤增强聚合物蒙皮及改进酚醛核所组成的新型纤维组合夹芯梁进行抗弯性能研究。采用4点弯曲静力试验确定组合夹芯梁在平放和侧放时的强度和破坏机制。研究结果显示:组合夹芯梁在侧放位置时的破坏荷载比平放位置时高。在弯曲荷载下,侧放的组合夹芯梁的破坏是由于蒙皮的连续破坏造成的,而平放的组合夹芯梁的破坏是由于核的剪切破坏或蒙皮和核之间剥离使蒙皮受压而产生的脆性破坏。分析预测及数值模拟结果与试验吻合较好。