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%。     

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。     

玄武岩纤维增强聚合物筋钢纤维高强混凝土梁受弯试验及裂缝宽度计算方法研究

纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土梁受弯挠度过大、裂缝过宽等缺陷严重影响其正常使用性能，为此，将具有优良抗裂与阻裂性能的钢纤维混凝土用于FRP筋混凝土梁，可以有效限制其挠度与裂缝的发展。通过12根玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验，研究了钢纤维体积率、受拉区钢纤维高强混凝土层厚度、BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁裂缝分布与宽度的影响。结果表明，钢纤维的加入能够有效抑制BFRP筋高强混凝土梁的裂缝开展，减小裂缝间距、宽度和裂缝宽度差异性，当荷载为100 kN时，钢纤维体积率为0.5%~2.0%的钢纤维高强混凝土梁的裂缝宽度减小了25.22%~54.78%，裂缝宽度标准差减小了10.00%~68.18%；当受拉区钢纤维混凝土层厚度达到梁截面高度的57%时，其阻裂与限裂效果与全截面掺加钢纤维的效果接近，表明在受拉区中掺加钢纤维以限制BFRP筋混凝土梁裂缝的发展是经济可行的。基于试验和相关文献研究结果，提出了考虑钢纤维影响的BFRP筋钢纤维高强混凝土梁最大裂缝宽度的建议计算方法，该建议方法的计算值与试验值吻合良好。     

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。     

FRP筋钢纤维混凝土梁延性性能研究

以钢纤维体积率(0、0.5%、1.0%、1.0%/0)以及玻璃纤维增强复合材料筋(GFRP筋)和碳纤维增强复合材料筋(CFRP筋)两种筋材为试验变量,进行了6根纤维增强复合材料筋(FRP筋)混凝土构件的受弯性能试验,用以评价钢纤维体积率对FRP混凝土构件的延性提升效果。试验结果表明,随着钢纤维掺量的添加,FRP筋混凝土梁的延性指标提升了16%～48%,极限承载力提高了5%～13%,说明钢纤维的掺加对FRP筋混凝土梁的延性指标和承载力有积极作用。     

FRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯承载力试验

通过9根FRP筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验,研究了钢纤维体积率和FRP筋配筋率对FRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯破坏形态及受弯承载力的影响。结果表明,FRP筋钢纤维高强混凝土梁的破坏模式可分为钢纤维混凝土受压破坏、FRP筋受拉破坏以及平衡破坏,其破坏模式受FRP筋配筋率和钢纤维体积率的影响;钢纤维的加入对FRP筋钢纤维高强混凝土梁的受弯承载力有一定提高,但钢纤维体积率的增大对其受弯承载力无显著影响;FRP筋配筋率对于FRP筋钢纤维高强混凝土梁的受弯承载力影响显著,随着FRP筋配筋率的增大梁的受弯承载力逐渐提高。     

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。     

钢纤维混凝土替代构造配筋混凝土梁受弯性能试验研究

为提高以裂缝为主要控制目标的大面积构造配筋混凝土受弯结构的抗裂性能,探讨钢纤维混凝土在此类结构中的应用,进行了16根三分点正向对称集中荷载作用下无筋足尺钢纤维混凝土梁替代构造配筋混凝土梁的弯曲抗裂性能试验,分析了钢纤维体积率、钢种和布筋位置等对试件受弯性能的影响。研究结果表明,钢纤维体积率0.5%的钢纤维混凝土梁的抗裂性能、限裂性能和承载力均优于截面中部配筋混凝土梁;钢纤维体积率(1.0～1.5)%的钢纤维混凝土梁的抗裂性能和限裂性能均明显优于截面双筋混凝土梁;钢纤维体积率(1.5～2.0)%的钢纤维混凝土梁除抗裂性能和限裂性能外,其承载力也优于截面双筋混凝土梁。因此,对于大型水利和土木工程中以抗裂或限裂为主要控制条件的受弯构件,可用钢纤维混凝土替代构造配筋混凝土。     

120 MPa高强混凝土型钢组合构件受力性能试验研究

进行了120 MPa高强混凝土型钢组合短柱、组合梁的受压及受弯性能试验,考察箍筋间距和钢纤维掺量对高强混凝土型钢组合短柱的破坏形态、承载力和延性的影响,得到荷载-位移曲线及轴力-应变曲线。研究表明:随着双肢箍筋间距加密,组合短柱虽然仍表现为脆性破坏,但箍筋加密增强了混凝土对型钢的约束效应;随着钢纤维掺量从0.3%增加到0.5%,试件表现为延性破坏。组合短柱在小偏压时发生截面承载力破坏,在大偏压时发生弯曲破坏;组合梁由于箍筋加密为50 mm,增强了混凝土对型钢的约束,并且0.5%钢纤维掺入提高了混凝土的抗拉强度,形成塑性铰时,型钢达到全截面屈服,端部未出现型钢推出现象。通过试验值与EC4计算值比较可得,现行EC4规范可准确估算120 MPa混凝土型钢组合短柱及组合梁在大偏心受压和纯弯状态下的承载力,但对轴心受压和小偏心受压短柱的承载力估算偏小,其N-M曲线不能直接扩展用于120 MPa混凝土型钢柱承载力验算。     

混杂纤维对高性能混凝土深梁抗弯性能影响的试验研究

对10根混杂纤维增强高性能混凝土深梁和1根普通高性能混凝土深梁进行正截面受弯性能试验研究,分析混杂纤维对深梁工作性能和破坏形态、纵向受拉钢筋应变、深梁挠度的影响。深梁受弯过程具有明显的纤维强化阶段,混杂纤维的强化作用在纵向钢筋屈服后充分发挥,同时掺加钢纤维(0.6%~1.0%)和聚丙烯纤维(0.055%~0.11%)使深梁的开裂弯矩平均提高25%,屈服弯矩平均提高75%,极限承载力平均提高1.5倍。低体积掺量的钢纤维和聚丙烯纤维混杂使用能明显提高深梁的受弯极限承载力以及受弯韧性。     

钢纤维替代自密实混凝土梁箍筋的试验研究

研究了用钢纤维替代箍筋时,集中荷载作用对自密实混凝土梁破坏形态的不同影响,同时分析了钢纤维部分或全部替代箍筋的可行性.主要试验参数包括纤维掺量(0,25,50 kg/m3)和配箍率(0,0.13%,0.22%).利用普通钢纤维混凝土梁的截面平均极限剪应力经验公式对试验结果进行分析,并与ACI 318—02,Eurocode 2,GB 50010—2002,CECS 38:2004等国内外标准进行了对比.结果表明:掺入钢纤维能显著提高梁的截面平均极限剪应力,当钢纤维掺量和箍筋含量达到一定值时,它们的共同作用可使梁的破坏形态从脆性转变为延性,因而钢纤维能够部分替代箍筋.     

钢纤维体积掺率对无腹筋活性粉末混凝土简支梁抗剪性能的影响

通过对无腹筋活性粉末混凝土(RPC)简支梁的抗剪试验,分析不同钢纤维体积掺率对RPC简支梁的破坏形态、荷载-挠度曲线以及剪切开裂承载力和抗剪极限承载力的影响。试验结果表明:随着钢纤维体积掺率的增加,RPC简支梁裂缝发展充分,破坏形态有由斜拉破坏转化为剪压破坏的趋势;随钢纤维体积掺率的增大,梁跨中挠度增大;随钢纤维体积掺率的增大,剪切开裂承载力和抗剪极限承载力呈线性增大。在考虑钢纤维增强作用的基础上,基于现行混凝土及钢纤维混凝土技术标准,提出无腹筋RPC简支梁斜截面抗剪承载力的建议算式,其计算值较试验值偏于安全。     

钢纤维大粒径再生粗骨料混凝土梁受弯性能试验研究

为研究掺入钢纤维的大粒径再生粗骨料混凝土梁的受弯性能,设计了 4根再生混凝土梁,主要设计参数为钢纤维掺量、再生粗骨料取代率、碳纤维布(CFRP布)加固.通过单调加载试验对4根梁的破坏特征、荷载-挠度曲线、钢筋应变以及抗弯承载力进行了研究,并采用ABAQUS有限元软件对4根梁进行了建模分析.结果表明,各试件梁均发生受弯破坏且平截面假定仍然成立;再生粗骨料取代率为50％和100％时,梁的承载力分别提高约8.4％和2.8％,采用碳纤维布加固后梁的承载力提高约7％;ABAQUS有限元软件分析结果与试验结果符合较好,基于现行规范公式得到的各试件梁极限抗弯承载力计算结果与试验结果符合较好,对钢纤维大粒径再生粗骨料混凝土梁设计具有较好的适用性.     

BFRP加固重度预裂钢筋混凝土梁受弯承载力试验研究

为了研究外贴BFRP加固重度预裂RC梁的受弯承载力,通过设置2组试件,对比分析了BFRP加固重度预裂RC梁的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线和荷载-纤维布应变曲线等。研究结果表明:重度预裂RC梁经BFRP加固后,在加载过程中,跨中混凝土沿原裂缝开裂和扩展,达到极限荷载后,受压区混凝土被压碎,BFRP未发生明显破坏;重度预裂RC梁的受弯承载力可达到同BFRP层数加固基准梁的107.99%(1层BFRP)、95.07%(2层BFRP)和99.34%(3层BFRP);BFRP加固重度预裂RC梁的荷载-挠度曲线及荷载-纤维布应变曲线的变化规律与基准梁存在差异。根据BFRP加固重度预裂RC梁的破坏特点,并考虑受压区混凝土抗压强度的折减,提出了适用于BFRP加固重度预裂RC梁的受弯承载力计算公式,经过验证,计算值与试验结果吻合良好。     

蒸养GFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯性能研究

为提高废弃混凝土利用率,以及解决钢筋容易腐蚀的问题,同时能将蒸养的优势运用到工程中来,研究了不同体积率的钢纤维对蒸养GFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯性能的影响,本试验制作了4根试验梁分析其裂缝形态、开裂荷载、极限荷载、荷载-挠度曲线、平截面假定、受拉钢筋应变.同时制作了8个再生混凝土立方体试块测其抗压强度、观测其破坏形态.试验结果表明:钢纤维可提高再生混凝土抗压强度,且以钢纤维体积率为1.0％时最优,钢纤维可改善再生混凝土的脆性;钢纤维体积率越大,试验梁的开裂荷载和极限荷载提高越明显;4种GFRP筋钢纤维再生混凝土梁的破坏方式均为正截面受弯破坏并符合平截面假定;钢纤维能提高试验梁的抗裂能力并降低试验梁挠度及受拉钢筋应变.     

GFRP筋活性粉末混凝土梁受力性能试验研究

为了研究GFRP筋活性粉末混凝土梁的受力性能,对8根梁进行三分点加载试验,获得了试验梁的开裂弯矩、极限弯矩以及各级荷载作用下的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：活性粉末混凝土试验梁纯弯区段开裂应变 (750×10-6) 约为普通混凝土梁的7倍,开裂弯矩及截面塑性系数计算应考虑纵向受拉GFRP筋的有利影响。GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面受弯破坏形式可分为纵向受拉GFRP筋被拉断而受压边缘活性粉末混凝土未被压碎的受拉破坏,受压边缘活性粉末混凝土被压碎(5500×10-6)而纵向受拉GFRP筋未被拉断的受压破坏,以及纵向受拉GFRP筋被拉断的同时受压边缘活性粉末混凝土被压碎的界限破坏等三种。对于受压破坏可按拉区应力为0.25倍活性粉末混凝土抗拉强度来考虑拉应力对正截面受弯承载力的贡献。对于受拉破坏则基于材料应力-应变关系通过数值积分迭代计算正截面受弯承载力。刚度及裂缝宽度计算的关键是合理计算使用阶段GFRP筋的拉应力,在计算GFRP筋拉应力时所用弯矩应为外荷载弯矩减去拉区活性粉末混凝土拉应力合力对压区合力点的弯矩。图9表12参10     

方钢管钢纤维再生混凝土短柱轴压性能试验研究

以钢纤维体积掺量和截面含钢率为主要变化参数,对23个方钢管钢纤维再生混凝土短柱和2个未掺加钢纤维的方钢管再生混凝土短柱试件进行了轴心受压试验。通过试验,观察了试件受力全过程和破坏形态,获取了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,并分析了钢纤维体积掺量、截面含钢率对其承载和变形性能的影响。结果表明:方钢管钢纤维再生混凝土短柱轴向受压破坏形态与方钢管普通混凝土构件相似,掺入钢纤维对其破坏形态几乎无影响;钢纤维的掺入对试件承载力的增益作用并不明显,当钢纤维体积掺量不超过1.5%时,试件轴压承载力较未掺加钢纤维构件有小幅提高,但当钢纤维体积掺量超过2%后,因钢纤维数量增多易出现分布不均匀而结团、混凝土界面薄弱区增多,试件承载力反而降低,且降幅随钢纤维体积掺量增大而增大;掺入钢纤维显著改善了试件延性,试件位移延性系数随钢纤维体积掺量的提高而增大;截面含钢率对试件承载性能影响明显,试件承载力和位移延性系数均随截面含钢率的增大而增大;为使试件既获得较高的承载力又具有良好的延性,建议钢纤维体积掺量取为1.0%～1.5%;利用基于统一强度理论提出的方钢管钢纤维再生混凝土短柱的轴压承载力计算公式所得结果与试验实测数据符合较好。     

钢纤维方钢管混凝土梁柱研究

通过阐述钢管（套箍）混凝土梁、柱构件计算公式,计算出方钢管混凝土掺入不同长径比和体积率钢纤维后的梁、柱极限承载力。从结果可知,梁的抗弯极限承载力随钢纤维体积率和长径比的增加而提高,而柱的受压承载力几乎没提高,因此,柱中不适合掺加钢纤维。     

玻璃纤维增强复合材料筋混杂纤维混凝土短柱轴心受压性能的研究

为了探寻玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋混杂纤维混凝土轴心受压短柱的破坏机理和设计方法,进行了5根GFRP筋混杂纤维混凝土短柱和1根普通钢筋混凝土短柱轴心受压性能研究,对GFRP筋混杂纤维混凝土轴心受压短柱的破坏形式、纵筋应变、混凝土压应变、极限荷载值等试验结果进行了分析。结果表明：掺入纤维的GFRP筋混凝土轴心受压短柱具有较好的阻裂性能且破坏后可以保持较好的整体性;掺入纤维的GFRP筋混凝土轴心受压短柱均有明显的塑性阶段,纤维可以有效抑制微裂缝扩展,改善混凝土延性;钢纤维掺入使混凝土弹性模量减小,聚乙烯醇(PVA)纤维使混凝土弹性模量增加;混杂纤维能有效提高GFRP筋混凝土短柱极限承载力,GFRP筋混杂纤维混凝土短柱中PVA纤维掺量为0.1%、钢纤维掺量为0.8%时比例最好。     

碳纤维布加固玄武岩纤维复材筋工程用水泥基复合材料混凝土梁的受弯性能

设计制作了三组不同层数的碳纤维布(CFS)加固受弯构件,分别为玄武岩纤维复材(BFRP)筋混凝土梁、BFRP筋工程用水泥基复合材料(ECC)梁和BFRP筋ECC-混凝土复合梁,并对其进行受弯性能试验研究。研究了碳纤维布粘贴层数对加固试件极限荷载、破坏形态、裂缝和变形的影响。结果表明:相同荷载下,复合梁和ECC梁试件的变形和裂缝宽度均小于普通混凝土梁试件。在受弯构件受拉区配置ECC可有效提高构件抵抗变形和裂缝的能力。经粘贴碳纤维布加固后的试件的开裂荷载和极限荷载均大于未加固试件,粘贴一、二、三层CFS加固的复合梁极限荷载较未加固梁分别增加了12. 5%、16. 6%、19. 7%。粘贴CFS布可有效提高构件的承载力和抵抗变形、裂缝的能力。改善效果随CFS粘贴层数的增加而增大,但提升幅度逐渐减小。