FRP筋混凝土梁受弯承载力中美规范计算对比

以试验数据为基础,通过反算得出受拉FRP筋的实际应力值,使用规范GB50608-2010和ACI440.1R-15公式分别计算了FRP筋混凝土超筋梁的FRP筋应力值与极限受弯承载力。研究表明,对规范GB 50608-2010计算FRP筋应力值进行1.2倍的放大调整,结果更接近于实际应力值,所得出的受弯承载力值与试验值吻合更好。     

FRP筋混凝土受弯构件双筋截面承载力的计算方法

FRP筋混凝土受弯构件的破坏模式包括混凝土压碎和FRP筋断裂两种模式,FRP筋混凝土受弯构件双筋截面承载力应根据破坏模式进行计算。现有设计规范的截面承载力计算方法均未考虑受压区配置FRP筋的作用。为此,根据混凝土本构模型,利用受压区混凝土抛物线-矩形应力图,推导了FRP筋混凝土受弯构件双筋矩形截面的抗弯承载力计算公式,给出了FRP筋拉断破坏时不需迭代求解的简化计算公式,并将单筋方法计算结果、双筋方法计算结果与其他文献给出的试验结果进行了对比。结果表明,对于混凝土压碎破坏模式,当配筋率较大时,按单筋方法计算的结果与试验值之间误差较大,应考虑受压区FRP筋的贡献。用已有文献提供的6个双筋截面梁的抗弯承载力试验值验证了建议方法预测值的准确性,该计算方法能够满足FRP筋混凝土受弯构件双筋截面承载力的设计要求。     

FRP筋混凝土受弯梁正截面受力分析

纤维增强塑料(FRP)筋具有抗拉强度高、重量轻、抗腐蚀、耐疲劳等特点,对FRP筋代替混凝土结构中易受腐蚀的钢筋进行研究,这对改善钢筋混凝土结构的某些性能和拓宽工程应用范围,具有明确的工程意义。本文对FRP筋混凝土受弯梁进行了正截面受力分析,并推导了相关的计算公式,最后用具体算例的计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,计算值与试验值吻合较好,为今后进一步研究FRP筋受弯构件提供了参考。     

有粘结预应力FRP筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法

国内外已有试验研究表明,有粘结预应力FRP筋混凝土梁的破坏模式包括界限破坏、受压破坏与受拉破坏三种。在我国现行规范中尚无关于预应力FRP筋混凝土梁的设计规定,在ACI440.4R-04规范中虽有相关的规定,但其针对的是截面受拉区仅配置预应力FRP筋的混凝土梁。对截面受拉区同时配置预应力FRP筋和非预应力钢筋、预应力FRP筋和非预应力FRP筋这两种混合配筋形式下的有粘结预应力FRP筋混凝土梁的正截面抗弯承载力计算方法进行了研究。基于受弯截面的极限状态分析,分别提出了三种破坏模式下正截面抗弯承载力的计算公式。为了验证公式,进行了6根有粘结预应力FRP筋混凝土梁的单调静力试验以及基于ANSYS软件的非线性有限元参数分析。应用建议公式对课题组及国外完成的48根有粘结预应力FRP筋混凝土梁的试验结果和6根梁的参数分析结果进行了计算与对比,计算值与试验结果和参数分析结果吻合较好。     

FRP筋混凝土连续梁力学性能试验研究

由于FRP材料具有高强、轻质、耐腐蚀等优点,在混凝土结构中用FRP筋代替钢筋的方法常在一些工程中采用.过去的研究工作大多集中在FRP筋简支梁上,但实际工程中,多数是连续梁.因此通过5根FRP筋和1根钢筋混凝土连续梁的试验,研究FRP筋混凝土连续梁的受弯性能.以中间支座与跨中截面FRP筋配筋率的比值为试验参数,采用跨中对称单调加载,研究了FRP筋混凝土连续梁的开裂过程、荷载一挠度关系、荷载一弯矩关系、内力重分布特点、极限承载力等.研究结果表明,FRP筋混凝土连续梁截面具有良好的塑性转动能力,内力重分布贯穿于整个带裂缝工作状态,且内力重分布系数基本稳定,其值与跨中与中间支座相对配筋率密切相关.基于试验结果和理论分析,提出了FRP筋混凝土连续梁内力重分布系数、极限荷载等计算方法,计算值与试验结果较为吻合.     

FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力计算修正方法

针对FRP筋混凝土深受弯构件,为了建立可以考虑多因素影响及尺寸效应的受剪承载力计算方法,搜集国内外相关文献,整理得到316组FRP筋混凝土深受弯构件的受剪承载力试验数据。采用灰色关联度分析法分析相关因素(梁截面高度、剪跨比、跨高比、配筋率等)对FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力影响的重要程度,定量揭示各因素对受剪承载力的影响规律。研究结果表明：梁截面高度、纵筋率、剪跨比、跨高比及腹筋率等是影响FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力的重要因素。通过对试验数据的回归分析,提出了尺寸效应、纵筋率、剪跨比和跨高比修正系数及腹筋安全系数,建立了可以考虑多因素影响的FRP筋混凝土深受弯构件受剪承载力的计算方法。通过受剪承载力计算值与试验值的对比,验证了计算公式的合理性及准确性。     

FRP筋混凝土简支梁试验研究

本文通过5根FRP筋和1根钢筋混凝土简支梁三分点加载试验,研究了使用阶段二者之间受弯力学性能的差异,得到了FRP筋混凝土梁的开裂荷载、裂缝分布特征、荷载—变形关系,并根据试验结果及理论分析,提出了FRP筋混凝土梁开裂弯矩计算公式,理论计算与试验结果及文献数据较吻合。     

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。     

纤维增强塑料筋在预应力混凝土结构中的应用

介绍了国外纤维增强塑料 (FRP)筋的种类和性能 ,锚固系统 ,设计基本规定及预应力损失值计算 ,受弯构件性能、承载力设计计算和改善构件延性的技术措施 ,以及FRP筋在工程中的应用情况等。     

FRP筋混凝土梁受弯计算研究

选取配筋为FRP筋的混凝土梁进行研究,通过4组AFRP和5组CFRP试验梁对其受弯性能进行研究,计算出其开裂弯矩和屈服弯矩,并与试验数据进行对比。研究表明:对于开裂弯矩及屈服弯矩,计算值与试验值之比的平均值分别为1.08和1.03,标准差分别为0.14和0.23,整体吻合较好,可以采用该方法对FRP筋混凝土梁进行屈服荷载的计算。     

新型FRP筋混凝土受弯梁正截面承载力设计

根据FRP筋的力学特性 ,结合钢筋混凝土受弯构件的基本理论 ,对新型FRP筋混凝土受弯梁正截面承载力设计进行了研究和分析 ,并用具体算例与试验结果进行了比较 ,为今后进一步研究和设计FRP筋受弯结构提供了参考     

纤维增强塑料筋混凝土粘结滑移本构模型

纤维增强塑料筋与钢筋性能的差异 ,使纤维增强塑料筋混凝土的粘结性能与钢筋混凝土的粘结性能存在明显不同 ,因此 ,研究塑料筋混凝土粘结滑移本构模型 ,对推广塑料筋混凝土结构在工程中的应用具有重要的理论意义和实用价值。在总结国内外已有的纤维增强塑料筋与混凝土粘结滑移本构模型的基础上 ,提出了粘结滑移的连续曲线本构模型。该模型以粘结滑移曲线的三个关键点为基础 ,物理概念明确、光滑连续 ,并与试验结果吻合良好     

CFRP筋混凝土梁挠度性能试验研究与全过程分析

通过4根CFRP筋混凝土梁在单调荷载下的试验研究,对CFRP筋混凝土梁挠度进行较为系统的研究.并在试验分析的基础上,提出了一种接近于实际的CFRP筋混凝土梁挠度的全过程分析方法,与试验结果对比,吻合良好,可为相关工程实践提供依据.     

Investigation of bond in concrete member with fibre reinforced polymer (FRP) bars

Bond strength of fibre reinforced polymer (FRP) rebars was experimentally investigated in this study and compared to that of steel rebars. A total of 64 concrete beams reinforced with two types of FRP rebars, respectively, were tested. Four nominal diameters of FRP and steel rebars, namely, 12.7, 15.9, 19.1 and 25.4 mm and three embedment lengths, six, 10 and 16 times the rebar diameter were used. Moreover, three concrete depths of 200, 600 and 1000 mm were investigated in the 18 pullout specimens. Results of the tests indicated that the applied tensile load approached the tensile strength of rebars as the embedment length increased and the GFRP rebars showed lower bond strength values compared to steel rebars. The average maximum bond strength of the FRP rebars varied from 5.1 to 12.3 MPa depending on the diameter and the embedment length. The GFRP rebars showed lower bond strength values compared to steel rebars. A modification factor of 1.30 is recommended for computing the development length, to account for the top bar effect. A new model is proposed for the ascending branch of the bond–slip law.     

FRP筋混凝土梁延性性能试验研究

FRP筋的线弹性力学性能导致FRP筋混凝土结构延性较差,因而FRP筋混凝土结构的延性已成为其应用中最受关注的问题之一.本文通过对FRP筋混凝土梁的位移延性、曲率延性、能量延性及综合性能指标的试验研究,指出了适合FRP筋混凝土构件的延性计算方法.     

配置600MPa高强钢筋混凝土梁跨中挠度试验研究及计算方法

为研究配置600MPa高强钢筋混凝土梁的跨中挠度及其计算方法,设计了6组12根受弯梁,主要变化参数为配筋率和混凝土强度,对其进行静力受弯试验。分析了正常使用阶段各级荷载下的截面高度方向混凝土应变与纵向受力钢筋应变、荷载-跨中挠度全过程曲线等。试验结果表明：配置600MPa级高强钢筋的混凝土梁混凝土的应变变化符合平截面假定,荷载-跨中挠度全曲线为三折线。基于已有的配置335、400、500MPa钢筋混凝土梁的跨中挠度试验结果的分析,结合600MPa试验研究,对国内外现行的规范中钢筋混凝土梁跨中挠度计算公式的适用性进行了比较分析,表明现行规范公式适用于配置335~400MPa钢筋的混凝土梁。建立了适用于配置不同强度(335~600MPa)钢筋及不同强度(C40~C60)混凝土梁跨中挠度的统一计算方法。     

FRP筋混凝土梁挠度与裂缝宽度计算模型分析

收集国内外218组纤维增强复合材料(FRP)筋混凝土梁受弯性能试验结果,重点研究了正常使用阶段和极限状态下梁挠度和裂缝宽度的发展规律,基于试验数据修正了FRP筋应变不均匀系数ψ与强度配筋影响系数的关系,建立了该类梁受弯挠度计算模型;深入分析了FRP筋混凝土梁受弯截面内力臂系数η、构件受力特征系数α_cr对构件裂缝宽度计算精度的影响,确定η,α_cr的合理取值,优化计算模型,并与规范GB 50608—2010建议模型计算值进行对比分析。结果表明:根据建立的ψ与强度配筋影响系数关系,选取η=0.88,α_cr=1.5得到的建议模型能够较好预测FRP筋混凝土梁受弯挠度和裂缝宽度,比规范计算结果吻合好,验证了建议模型的准确性和合理性。     

FRP加固木梁受弯承载力计算

根据木材受压应力-应变曲线的特点,提出了木梁受压区计算模型.在分析加固木梁各种破坏形式的基础上,运用提出的计算模型,推导了木梁受弯承载力的计算公式.对36根木梁进行了受弯性能试验.结果表明,在木梁受拉区布置纤维增强聚合物FRP(fiber reinforced polymer)可有效提高木梁的受弯承载力,木梁受压区设置FRP加固层对受弯承载力的影响与其加固方式有关.加固木梁受弯承载力计算结果与试验值吻合较好,说明所推导的计算公式可作为木梁加固设计参考.