FRP筋黏结性能影响因素灰色关联度分析

利用灰色关联度分析理论,对FRP筋黏结性能与混凝土强度、黏结长度和筋材直径三个因素的关联程度进行了分析。得出各因素对FRP筋黏结性能的影响与FRP筋种类有关,GFRP筋和BFRP筋黏结性能关联度依次为:黏结长度、筋材直径和混凝土强度,CFRP筋为筋材直径、黏结长度和混凝土强度。此外还发现,提高混凝土强度等级能有效提高普通钢筋黏结性能,但对BFRP筋、CFRP筋和GFRP筋并不适用。     

GFRP筋与超高韧性水泥基复合材料 黏结性能试验研究

纤维增强复合材料筋(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)具有超高的抗拉强度,有望在恶劣环境下代替钢筋使用;但是GFRP筋弹性模量较小,导致GFRP筋增强混凝土结构变形和裂缝宽度较大,影响正常使用。超高韧性纤维增强水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)作为一种高性能土木工程建筑材料,与普通混凝土相比具有超高韧性、应变硬化、多级开裂和细密裂缝特征。GFRP筋增强ECC结构能够实现较小的裂缝宽度和超高耐久性能,因此具有良好的应用前景。然而,FRP筋与ECC之间的黏结性能尚不清楚,相关文献较少。拟开展FRP筋与不同强度和韧性的ECC材料的黏结性能试验研究,通过中心拉拔试验,测试其拔出承载力和端部黏结滑移,描述试验现象,分析其黏结滑移曲线特征。分析了ECC材料不同强度和韧性对于黏结性能的影响。研究发现:ECC材料和FRP筋的中心拉拔试验荷载-滑移曲线由上升段,下降段和波浪状的残余段3部分组成;ECC材料较高的强度和韧性对FRP与ECC的黏结强度都发挥着有利的作用;FRP与ECC的黏结强度是ECC强度和韧性综合影响的结果,其并不随着单一因素的提高而提高。     

配置碳纤维预应力筋的钢纤维活性粉末混凝土无腹筋梁疲劳性能试验研究

对6根仅配置纵向CFRP预应力筋的钢纤维活性粉末混凝土（RPC）无腹筋梁试件进行了静力和疲劳试验,研究了RPC钢纤维含量、疲劳荷载水平、加载方式等参数对其疲劳性能的影响。结果表明：疲劳荷载作用下梁试件发生剪切破坏;无论是承受静力荷载还是疲劳荷载的梁试件,都不宜过高估计钢纤维的作用而取消抗剪腹筋;提高钢纤维含量可以显著改善梁试件的疲劳性能,钢纤维含量为3%的CFRP预应力筋RPC无腹筋梁,若RPC的主拉应力小于其抗拉强度的50%,可免于疲劳破坏;经回归分析,给出了试验梁的刚度退化方程及RPC主拉应力与疲劳寿命关系方程。     

纤维增强复合筋与混凝土黏结性能试验及黏结-滑移本构关系模型

对30个纤维增强复合材料(FRP)筋-混凝土黏结试件进行了拉拔试验,研究了FRP筋类型、直径、黏结长度与混凝土强度等级对界面黏结性能的影响。在试验研究基础上,建立了预测界面黏结强度和黏结剪应力-滑移本构关系模型,并与试验结果进行了比较分析。试验结果表明,破坏模式为FRP筋滑移拔出或者FRP筋断裂。4个试验变量中FRP筋类型对界面黏结强度影响最为显著。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FRP筋与混凝土界面的黏结强度和黏结剪应力-滑移关系曲线。     

反复荷载作用下钢筋与纤维混凝土黏结性能试验研究

为研究添加钢纤维和钢碳混杂纤维对于钢筋与混凝土在反复荷载作用下黏结性能影响,进行了48个混凝土轴心受力钢筋短锚试件在单调、等幅反复荷载以及变幅反复荷载作用下黏结性能的试验研究。结果表明：添加纤维可在一定程度上改善钢筋与混凝土间的黏结性能;黏结性能的退化在等幅反复荷载作用下主要体现在黏结应力-滑移滞回曲线峰值黏结应力的退化;在变幅反复荷载作用下主要表现为黏结强度、卸载刚度、摩阻力的不断降低,以及卸载至零时残余滑移量的不断增长;影响黏结退化的主要因素是前期的最大控制位移水平,低控制位移水平下的加载循环对高控制位移水平下的黏结性能影响较小,并给出了合理的退化机理解释。     

盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结性能试验研究

为了研究盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面的黏结性能,对27个内嵌FRP筋加固混凝土试件进行盐腐蚀后的单端拉拔试验,分析试件的受力过程和破坏模式,研究内嵌FRP筋黏结长度、腐蚀时间和FRP筋类型对界面黏结性能的影响。结果表明：盐腐蚀的试件破坏模式分为结构胶劈裂、FRP筋拉断和结构胶劈裂且FRP筋弯折等3种,且以结构胶劈裂破坏为主。盐腐蚀环境下内嵌FRP筋混凝土试件的黏结应力与黏结长度、破坏模式与腐蚀时间有关。盐腐蚀环境会影响混凝土、黏结材料及FRP筋的力学性能,加剧黏结界面失效破坏。腐蚀时间为30 d和90 d的内嵌BFRP筋加固混凝土试件的耐盐腐蚀能力高于内嵌GFRP筋加固混凝土试件的,腐蚀时间为60 d的内嵌GFRP筋加固混凝土试件的耐盐腐蚀能力优于内嵌BFRP筋试件的。根据试验数据拟合了盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结-滑移本构关系,其拟合优度达到0.988 0。     

重载铁路桥梁疲劳试验研究

借助现代光纤光栅传感、传统应变片和891-Ⅱ拾振器的疲劳试验实时测试系统,通过12片1/6缩尺模型梁疲劳试验,研究重载铁路桥梁疲劳破坏形态以及振幅、刚度、非预应力筋和预应力筋应变、混凝土应变随重复荷载次数的变化规律。研究表明:重载铁路桥梁疲劳破坏前预应力筋和非预应力筋应力幅值比约为0.6～0.7,疲劳破坏由梁底非预应力筋疲劳断裂引起,主要是因为两种力筋疲劳破坏强度相差较大造成的,预应力筋和受压区混凝土的应力幅较低,一般不会发生疲劳破坏;疲劳下限相同时,不同上限下普通钢筋疲劳断裂时的应变幅值和断口基本相同,不同的是疲劳寿命;疲劳重复荷载下,混凝土、力筋荷载-应变曲线不断向拉(压)应变增大方向"移动",大致呈三阶段特征,在向疲劳损伤演变过程中,曲线斜率不断变小;疲劳下限相同的梁,刚度衰减终值基本相同,非预应力筋疲劳断裂后试验梁体剩余48%～54%左右的刚度;30t轴重下,模型梁受拉普通钢筋疲劳稳态下的应力幅值158～176MPa,预应力筋应力幅值78～117MPa,桥梁容许疲劳寿命275～325万次,极限疲劳寿命350～450万次。     

FRP与混凝土界面黏结-滑移本构关系的试验研究

FRP与混凝土的黏结性能是外贴纤维增强聚合物加固钢筋混凝土结构技术的关键问题。采用修正梁模型,对9个外贴FRP条带加固混凝土受弯构件的黏结性能进行了试验研究,考察混凝土强度和FRP黏结长度对黏结性能的影响,分析了FRP应变以及局部黏结剪应力发展规律以及沿黏结长度在各级荷载下的分布规律,计算得到了局部黏结剪应力-滑移关系曲线。通过对试验结果的统计回归分析,提出3种不同复杂程度的局部黏结剪应力-滑移本构关系模型,3种本构关系模型与试验结果都吻合较好,可供实际加固改造工程应用以及完善相应规范的编制参考。     

带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁疲劳性能试验研究

为研究带钢板-混凝土组合桥面板的组合梁在疲劳荷载下的受力性能,对2个试件进行静力试验研究,并对6个试件进行等幅疲劳试验研究。疲劳试验试件按承受正弯矩和承受负弯矩两组类型试件分别考虑,在各组试件中均主要考察疲劳荷载上、下限值及疲劳荷载幅值等因素对带钢板-混凝土组合桥面板组合梁的疲劳破坏模式及疲劳累积损伤的影响。疲劳试验过程中对组合梁试件在各主要循环加载次数下的动挠度、残余挠度、混凝土应变、底部钢板应变、试件钢梁应变及试件受弯刚度进行试验测量和分析。疲劳试验结果表明:正弯矩组合梁试件的疲劳破坏形态为组合梁底部钢梁疲劳断裂破坏,进而受压区混凝土压碎破坏,试件疲劳寿命主要与试件疲劳应力幅有直接关系,而疲劳荷载的上、下限值对疲劳寿命影响较小;负弯矩组合梁试件在200万次循环荷载下均未发生疲劳破坏且仍具有较高承载能力和刚度,表现出了良好疲劳性能。研究成果可为该类型组合梁设计应用提供依据。     

FRP筋混凝土梁弯曲试验及设计方法探讨

利用我国自主开发的FRP复合筋加工混凝土梁式构件,采用两点加荷方式进行了弯曲试验,测定了单调荷载作用下的梁的挠度与相应的荷载关系曲线,研究了配筋率、与混凝土的粘接作用等因素对构件承载能力、变形性能的影响,分析了FRP筋混凝土梁在荷载作用下的变形特征和破坏形态,提出了FRP筋混凝土梁设计方法。