GFRP腰梁在基坑支护中的应用与研究

在基坑支护中采用可循环利用的玻纤复合材料(GFRP)构建腰梁,可以节约钢材、保护环境.结合青岛某基坑支护工程,采用两种不同材料腰梁进行对比试验的方法,对锚索预应力损失情况进行监测,初步得出GFRP腰梁对锚索预应力损失的影响.监测及分析结果表明,GFRP腰梁对施工过程中的预应力损失有一定的补偿作用,可以取代传统材料腰梁.     

GFRP筋混凝土梁耐火性能计算方法

通过GFRP筋混凝土梁耐火性能的理论分析与有限元计算,提出GFRP筋混凝土结构耐火性能的计算方法。在合理选择GFRP和混凝土材料的热工参数、高温力学参数的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS建立三面受火的GFRP筋混凝土梁的高温热力学模型。经与GFRP筋混凝土梁火灾试验结果的对比验证,该高温力学模型具有较高的精确性。对影响GFRP筋混凝土梁高温力学性能的各参数进行有限元分析,结果表明,影响梁耐火性能的主要因素为梁上作用的荷载比、GFRP筋在混凝土截面的位置和受火时间。参考欧洲规范钢筋混凝土抗火性能的设计方法,提出GFRP筋混凝土构件基于力学性能的耐火设计公式。通过混凝土500℃等温线简化受火面积和GFRP筋高温强度等效换算的方式,将火灾下截面的非均匀材料力学性质转变为随受火时间变化的均匀材料,提出了不同受火时刻GFRP筋混凝土受弯构件的承载力计算式。经与有限元分析结果的对比,该计算方法精度较高,可应用于评估不同受火时刻下GFRP筋混凝土的高温承载力。     

新型拉挤GFRP-轻木组合梁弯曲性能试验研究

提出一种由玻璃纤维增强复合材料(GFRP)外壳和轻木芯材组成的新型GFRP-轻木组合梁及其拉挤成型工艺,并选用无碱玻璃纤维、泡桐木和不饱和聚酯树脂为原料制备组合梁构件.通过三点弯曲试验,获得了组合梁构件弯曲力学特性及破坏模式.结果表明:GFRP-泡桐木组合梁具有良好的弹性性能和承载能力,其承载力和抗弯刚度分别为泡桐木扁梁的17.4,12.8倍,是GFRP空心管的4.1,1.7倍,具有良好的组合效应,可使GFRP和泡桐木2种材料得到充分利用.     

不同结构组合形式的GFRP-钢组合桁架梁受力性能研究

为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)-钢组合结构的受力性能,根据各向异性体弹性力学理论确定GFRP材料的物理力学参数,依托淮河出海口闸区工作桥工程实例,利用ABAQUS建立基于板壳单元的桁架梁有限元模型,分析其受力特性.采用将部分应力较大的GFRP构件替换成钢构件的结构组合方案,对比分析了结构自重、跨中挠度、单元应...     

GFRP布加固钢筋混凝土短梁受弯性能试验研究

对3根玻璃纤维复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称GFRP)布加固的钢筋混凝土短梁进行了受弯试验,研究了GFRP布层数对加固短梁受弯性能的影响。试验结果表明:跨高比为4的加固短梁和普通短梁均较符合平截面假定;随GFRP布层数的增加,试件的开裂、屈服和极限荷载均增加,加固短梁的破坏逐渐向超筋梁特征发展;钢筋屈服后,GFRP布可以显著提高加固短梁的抗弯刚度,表明GFRP布在此阶段发挥的作用最大;普通短梁的延性最好,随GFRP布层数的增加,加固短梁的延性逐渐降低。     

复合配筋ECC/混凝土组合梁受弯性能研究

为了进一步研究对高延性纤维水泥基复合材料与混凝土共同作用下的力学性能,提出新型FRP筋-钢筋复合增强ECC/混凝土组合梁构件,将FRP筋配制在梁构件边角处,而ECC仅用于梁构件易于开裂的受拉区。旨在有效提高梁的延性和耐久性。首先,提出ECC简化应力-应变关系模型,采用截面条带法对构件的受弯性能进行分析;结果表明:试验结果与模拟结果吻合较好,验证了模型的可靠性。在此基础上进行参数分析,分析了不同配筋率、ECC层厚度、FRP筋种类等参数对构件受弯性能的影响。结果表明配筋率可大大提高构件的受弯性能;ECC层厚度对梁构件弯矩-曲率曲线影响不大;三种FRP筋中CFRP筋梁的承载力最高而GFRP筋梁的变形性能最好;最后通过对试验数据的拟合,得出曲率-裂缝宽度关系曲线,并分析三种不同因素对梁裂缝宽度的影响。     

不同FRP增强混凝土梁断裂性能试验研究

为了探讨不同种类纤维增强复合材料（FRP）增强带裂缝混凝土的断裂性能,开展了芳纶纤维增强复合材料（AFRP）、碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）增强带裂缝混凝土梁的三点弯曲试验,分析了其断裂性能参数.结果表明：相对于普通混凝土梁试件,FRP对带裂缝混凝土梁的阻裂加固效果更明显;CFRP增强混凝土梁的起裂荷载和失稳荷载均大于AFRP与GFRP增强混凝土梁,CFRP的阻裂增强效果最佳;AFRP增强混凝土梁和CFRP增强混凝土梁的破坏形式均为试件底部混凝土 FRP界面的剥离破坏,GFRP增强混凝土梁的破坏形式为试件底部GFRP的拉断破坏;通过对不同FRP增强混凝土梁阻裂加固机理的分析,计算得出CFRP增强混凝土梁的起裂韧度和失稳韧度最大,且CFRP价格适中,因此使用CFRP对带裂缝混凝土梁进行增强加固的性价比最优.     

GFRP轴心受压构件的稳定性能

通过对50根不同截面形式、不同尺寸的GFRP(玻璃钢)构件进行轴心受压试验,研究了构件的变形特征、破坏形态和稳定系数,并拟合出基于Perry公式的稳定系数计算式.结果表明:GFRP构件在其失稳后卸载完毕时,变形完全恢复,没有明显的残余变形;GFRP构件失稳前基本呈线弹性特征,破坏时呈脆性特征;GFRP构件失稳类型分为弯曲失稳和扭曲失稳;所拟合出的GFRP轴心受压构件稳定系数计算式的计算结果与试验值吻合较好,表明该计算式具有一定的有效性.     

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料梁斜截面剪切性能试验研究

对19根聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)梁的斜截面剪切性能进行试验,研究纤维体积率、剪跨比、纵筋配筋率及配箍率对PVA-ECC梁的斜截面受力性能及破坏形态的影响。试验结果表明:由于PVA纤维良好的阻裂作用,可提高斜截面剪切韧性,推迟构件斜裂缝的出现,改善构件斜截面受力性能和破坏形态,提高斜截面抗剪承载力。     

GFRP与CFRP加固T形截面RC外伸梁抗剪强度之比较

试验研究了T型截面混凝土外伸梁负弯矩区段采用U形粘贴玻璃纤维布（GFRP）与碳纤维布（CFRP）进行抗剪加固时,在不同的加固形式下,梁斜截面的受力性能和破坏特征,并对其机理进行了初步分析。比较了梁负弯矩区段分别采用GFRP加固和CFRP加固时其抗剪强度之差异。     

自然老化作用下GFRP管材耐久性研究

通过试验测定GFRP管材建成的临时预应力网壳结构材料的纵向和横向剩余力学指标,并与管材的初始力学参数作比较,研究长期预应力以及老化作用对材料力学性质的影响,对材料的耐久性做出评价。研究结果表明,GFRP管材有较好的耐久性,纵向和横向弯曲弹性模量在长期低水平预应力(最高约30%极限承载力)和自然环境老化的作用下并没有显著的下降,但长期预应力的存在引起管材横向力学性能的退化和不稳定性,从而使截面椭圆化引起的纵向弯曲破坏更容易发生,引起材料纵向弯曲性能,尤其是纵向弯曲强度的退化和不稳定性。     

GFRP筋拉伸力学性能试验研究

GFRP筋具有较好的力学和耐腐蚀性能,被作为钢筋的替代材料应用于岩土工程等腐蚀性很强的混凝土结构中。通过GFRP筋现场纵向拉伸试验,分析其应力与应变、变形的关系,研究其基本破坏形态,并建立不同直径GFRP筋材的抗拉强度的公式。     

加载速率对大直径GFRP筋足尺试件抗拉性能的影响

 玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋是一种由玻璃纤维与树脂复合而成的新型加固材料,具有良好的应用前景。GFRP筋为非均质各向异性材料,横向抗压强度远小于轴向抗拉强度,具有显著的尺寸效应,因此,GFRP筋强度指标的测试比钢筋材料更复杂。本文试验解决大直径GFRP筋足尺试件的端部锚固问题。通过在拉力试验机上进行大直径GFRP筋足尺试件的抗拉破坏性试验,研究不同加载速率下大直径GFRP筋的抗拉强度、拉伸弹性模量、延伸率等基本力学指标的变化规律,并对比分析GFRP筋与钢筋的受力破坏机制。试验结果表明,随着加载速率的增大,大直径GFRP筋的抗拉强度、延伸率明显增大,拉伸模量的变化幅度较小,基本保持恒定;并分析得出,材料的组成结构决定材料的力学特征和破坏形式。     

GFRP筋拉伸力学性能温度效应试验研究

 玻璃纤维增强塑料(GFRP)材料的力学性能对工作环境温度很敏感,在设计时应充分考虑环境温度对此的影响。通过试验研究在不同工作环境温度(20 ℃～120 ℃)条件下GFRP筋拉伸力学性能的温度效应。加载设备采用MTS322电液伺服静动万能试验机,试验温度由环境箱进行自动控制。试验结果表明：试件在加载过程中,会因损伤而发出清脆响声,其表面出现白斑状裂纹,随荷载增加响声增大而渐密;破坏形态多为较大范围内发生片状裂开破坏,偶见某一断面断裂破坏,均为脆性破坏;GFRP筋的力学性能对环境温度非常敏感,极限抗拉强度、抗拉初始弹性模量、屈服应变和极限延伸率随着环境温度增加而下降,而抗拉屈服后弹性模量变化规律则相反;GFRP筋应力–应变曲线在20 ℃～80 ℃时为双线性,随着温度升高,其屈服点逐渐降低,在100 ℃,120 ℃时应力–应变曲线变为线性。通过试验分析,建立考虑环境温度影响的GFRP筋应力–应变关系及其相关参数同环境温度的关系;提出考虑环境温度影响的GFRP筋极限抗拉强度计算公式。试验研究成果为GFRP筋在不同环境温度条件下应用提供了科学依据。     

玻璃钢再生料对RPC工作性及力学性能影响试验研究

将玻璃钢废料进行切割-粉碎-筛分处理,得到了玻璃钢再生纤维、再生粉末两种原料,并分别代替耐碱玻璃纤维和石英砂制备了活性粉末混凝土(RPC),研究了玻璃钢再生料对RPC力学性能的影响。结果表明,以玻璃钢再生纤维代替耐碱玻璃纤维制备RPC时,新拌RPC的流动性变化不大,力学性能略有降低。以玻璃钢再生粉末代替石英砂制备无纤维RPC时,新拌RPC的流动性随玻璃钢再生粉末掺量的增加而略有降低,但力学性能有明显提升。     

GFRP肋式剪力连接件受力性能对比试验研究

剪力连接件是保证GFRP混凝土组合梁/板中两种不同材料共同工作的重要构造,设计了矩形肋和T形肋两类GFRP肋式剪力连接件,进行了3组共8个GFRP肋式剪力连接件的推出试验,包括:矩形肋开孔、T形肋开孔、T形肋不开孔3组GFRP肋式剪力连接件,得到了其破坏形态、极限承载力、荷载滑移曲线及荷载应变变化规律,重点研究肋内开孔及肋的截面形式对GFRP肋式剪力连接件受力性能的影响。试验结果表明:GFRP肋式剪力连接件的破坏形态均为混凝土劈裂破坏;对比矩形肋开孔试件,T形肋开孔试件强度高、延性好;对比T形肋不开孔试件,T形肋开孔试件强度与延性均能提高。基于试验结果,建立了考虑肋内开孔及肋截面形式影响的GFRP肋式剪力连接件极限承载力计算公式,拟合得到了GFRP肋式剪力连接件的荷载滑移曲线上升段的理论模型,建立了其抗剪刚度计算公式。     

GFRP筋混凝土柱海水环境受压性能

从新的角度和采用真实的腐蚀条件,首先通过混凝土材料在海洋环境下的腐蚀试验排除海洋环境对混凝土材料的影响,然后对玻璃纤维增强塑料（GFRP）筋体进行腐蚀试验,将不同腐蚀时间的GFRP筋进行绑扎、支模和浇筑,制作成混凝土柱并进行试验。根据相关力学试验结果,对比混凝土构件内筋体腐蚀前后其极限承载力、破坏形态以及筋体腐蚀后构件各项性能的变化情况。结果表明:人工制备的高浓度海水溶液对混凝土材料的力学性能影响不大,有必要排除混凝土保护层对传统腐蚀试验的影响;在柱内筋体受到180 d腐蚀的条件下,钢筋混凝土柱的极限承载力保留率下降到70.2%,降低了29.8%;GFRP筋混凝土柱的极限承载力保留率下降到86.5%,降低了13.5%;海水环境下GFRP筋在受压构件中具有比钢筋更好的性能优势和使用价值。     

GFRP套管钢筋混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为研究GFRP套管钢筋混凝土短柱的轴压力学性能,进行了22个GFRP套管钢筋混凝土短柱和6个无GFRP套管约束的钢筋混凝土短柱对比试验。研究了影响GFRP套管钢筋混凝土组合短柱轴压力学性能的主要因素,包括GFRP套管不同的受力方式、混凝土强度、纵筋配筋率等。试验结果表明:由于GFRP套管的约束,提高了核心混凝土的强度,增大了核心混凝土的变形能力;GFRP套管在不同的受力方式下,组合短柱的轴压承载力和变形基本相同;GFRP套管内配置纵筋可提高GFRP套管混凝土短柱的轴压承载力,适当提高纵筋配筋率可改善短柱的延性。根据试验结果及现有FRP管约束混凝土轴心抗压强度计算公式,建议了GFRP套管钢筋混凝土短柱承载力计算公式,计算结果与试验结果基本吻合。     

GFRP材料在热力管道桥上的应用

GFRP材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,此材料主要用于锚杆、混凝土受力筋,鲜有用于桥梁拉索.本文结合工程实例,阐述了GFRP材料的力学特点、GFRP桁架桥整体设计思路及应用前景,运用MADIS三维有限元分析计算,理论计算与成桥实验吻合,为类似管道桥梁工程的设计提供指导.     

侵蚀环境下GFRP筋力学性能退化试验

为了研究侵蚀环境下玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋的力学性能退化机理,对3种不同直径的GFRP筋进行了为期半年的溶液浸泡试验。试验采用了清水、碱溶液以及盐溶液3种侵蚀环境,在浸泡不同时间后分别对筋材进行了外观检测和力学性能试验。结果表明:不同侵蚀环境下,GFRP筋的抗拉强度在碱环境中下降最多,平均为11.44%,其次是盐环境,平均为4.59%,下降最少是清水环境,平均为4.30%;GFRP筋的剪切强度在清水、盐、碱环境中分别平均下降了23.03%,18.69%,28.28%,说明侵蚀环境对其力学性能有明显的影响;在盐环境下,直径为8,12,16 mm的试样抗拉强度分别下降了3.53%,9.42%,0.82%,说明GFRP筋力学性能退化具有一定的尺寸效应;GFRP筋的剪切强度退化随浸泡时间的增加而增大,在前36 d下降较快,36 d后下降则趋于平缓。