纤维混凝土梁研究综述

对纤维增强混凝土梁的国内外研究进展进行了归纳总结,从试验分析方面阐述了纤维对梁力学性能的影响;在理论研究方面对纤维混凝土梁的抗弯和抗剪理论及抗剪承载力计算公式进行了总结并对公式的实用性做了进一步的阐述;在数值模拟方面介绍了纤维混凝土梁数值计算使用的的软件及成果.最后,基于现有的研究成果,提出了目前存在的不足,探讨了未来纤维混凝土梁的发展方向.     

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能研究

设计并制作了3根玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）混凝土梁,并对其进行三分点加载试验,主要测试了构件的开裂荷载、裂缝和挠度发展情况以及极限荷载等。结果表明,受BFRP筋线弹性的材料性质、较低的弹性模量等因素的影响,BFRP筋混凝土梁的受弯工作具有以下特点：(1)构件均发生脆性破坏;(2)构件的开裂荷载和开裂前的挠度受BFRP筋配筋率的影响很小;(3)构件的极限荷载随BFRP筋配筋率的增加而增大;(4)构件的荷载－挠度曲线在混凝土开裂前后均为线性,其转折点对应构件开裂。     

高性能PVA纤维增强水泥基复合材料的弯曲行为

高韧性的PVA-HPFRCC具有很高的能量吸收能力,但强度通常较低。本文采用工业废料(粉煤灰、硅灰等)替代部分水泥来制备高强度的PVA-HPFRCC,并研究粉煤灰、硅灰掺量以及PVA纤维体积掺量对高强度HPFRCC的弯曲行为的影响。研究结果表明:大掺量粉煤灰替代水泥可有效改善HPFRCC的应变-硬化特性,当粉煤灰掺量达到胶凝材料重量的60%时,其应变-硬化特性发挥的最为明显;增加PVA纤维体积掺量可提高HPFRCC的抗弯承载力和达到极限荷载时的变形能力,硅灰则降低了HPFRCC的韧性。     

PVA纤维掺量对钢筋HPFRCC/混凝土复合梁受弯性能的影响

为改善普通钢筋混凝土梁易开裂的缺点,可将受拉区部分混凝土采用同体积的HPFRCC替代形成HPFRCC/混凝土复合梁。基于复合梁的正截面弯曲性能试验,主要研究PVA纤维体积掺量对复合梁受弯性能的影响,研究结果表明,受拉区HPFRCC层的存在,可有效分散裂缝且抑制裂缝的扩展,复合梁的裂缝呈"根系状"分布形态,且随着HPFRCC层内纤维掺量的增加,裂缝变得更加细密;开裂后,PVA纤维的桥接承拉作用使复合梁中受拉钢筋与压区混凝土的应变增长较为迟缓;与普通混凝土梁相比,复合梁的初裂荷载、屈服荷载与极限荷载均有不同程度的提高且开裂荷载的提高幅度最为明显。     

先张法预应力玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能试验研究

采用先张法工艺设计制作了1根全预应力玄武岩纤维增强塑料筋(BFRP筋)混凝十梁,2根部分预应力BFRP筋混凝土梁和1根普通BFRP筋混凝土梁,对其进行三分点加载试验,主要测试了构件的开裂荷载、裂缝和挠度发展情况、屈服荷载和极限荷载等性能。结果表明,对BFRP筋施加预应力,可以提高梁的杭裂度,有效减小梁的挠度和裂缝宽度;非预应力钢筋的配筋率越大,梁的极限抗弯承载力越大,在BFRP筋配筋率相同的情况下,全预应力梁和非预应力梁的极限抗弯承载力相当;在预应力梁中采用非预应力钢筋,可以减小裂缝宽度间距,并且提高梁的延性;全预应力梁和非预应力梁在纯弯段上的裂缝数量和裂缝分布基本相同,部分预应力梁的裂缝数量明显多于全预应力梁和非预应力梁。     

复材围束补强含箍筋混凝土火害高温影响的承载模式探讨与分析

本研究针对含箍筋混凝土试体进行完整深入的火害补强研究,研究结果显示,随火害温度增高,火害后抗压强度折减越大,而强度所对应的尖峰应变则越大.高强度混凝土火害强度折减效应较低强度混凝土大,其对应的尖峰应变增加比例亦较高.不论试体是否受火害作用,箍筋或复材的围束效果均以低设计强度混凝土较佳.室温下的箍筋间距较大的混凝土试体其抗压强度会比纯混凝土强度较低,但应变仍有提升效果;而在高温火害下其试体抗压强度却比纯混凝土高.不管设计强度高低或箍筋间距大小,当混凝土受火害温度愈高,经复材补强后,其补强效果愈佳,尖峰应变的增加也较大.     

切缝深度对聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土弯曲韧性的影响

为了研究预切缝深度对聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土弯曲韧性指标的影响,对25组5种聚丙烯纤维掺量和5种切缝深度的自密实轻骨料混凝土小梁进行弯曲试验,缝深分别为10 mm、20 mm、30 mm、40 mm、50 mm.弯曲韧性试验及评价方法参照我国《纤维混凝土试验方法标准》(CECS 13-2009)中建议的切口梁法.结果表明,随着纤维掺量的增加,弯曲韧性有显著的提高,切缝深度对聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土弯曲韧性指标的影响呈现一定的规律性,缝深每增加截面高度的10％,弯曲韧性指标feq1、feq2相应的增加10％左右.     

复合材料加固混凝土结构耐久性研究

本文在国内外相关文献研究的基础上。先后分析了复合材料加固混凝土结构耐久性问题的由来，机理以及问题的解决途径。在初步的加速试验结果分析的基础上，研究了酸碱环境对一种高强复合纤维材料力学性能随时间的变化规律。最后，本文提出了延长复合材料加固混凝土结构耐久性的设计与施工建议。     

混杂合成纤维道路混凝土韧性特征与机理分析

根据水泥混凝土路面的实际受力条件,采用弯曲韧性和冲击韧性两个指标对所制备的聚乙烯纤维/聚丙烯粗合成纤维混杂增强混凝土的韧性特征进行全面评价,并结合SEM微结构分析结果对其增韧机理进行了探讨.结果表明,所制备的4组混杂纤维混凝土的弯曲韧性指标均超过理想弹塑性材料的标准,并且在初裂产生后仍具有较高的强度保持能力,试件的裂缝曲折且细微,有效扩散了裂缝尖端的应力集中;混杂纤维混凝土试块的抗冲击韧性大幅提升,吸收的冲击能约是普通混凝土试块的15倍;采用聚乙烯/聚丙烯粗合成纤维可以在几何形状尺寸与力学性能上形成具有一定级配结构的纤维增强材,产生正混杂效应.     

纤维增强塑料弯曲强度测量不确定度评定

基于GB/T 1449–2005和JJF l059–1999标准,对影响纤维增强塑料弯曲强度的各个因素进行分析,通过对各不确定度分量的计算,给出了扩展不确定度以及分析结果,在置信概率为95%的条件下,当弯曲强度为368.96 MPa时,扩展不确定度为9.82 MPa(k=2)。     

后张无黏结预应力BFRP筋混凝土梁受弯性能试验研究

采用后张法,制作了玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）无黏结部分预应力混凝土梁、BFRP筋无黏结全预应力梁以及对比用BFRP筋非预应力梁,对其受弯性能进行对比试验,并对BFRP筋无黏结部分预应力梁中非预应力钢筋的配筋率对受弯性能的影响进行了研究。结果表明,对BFRP筋施加预应力,可以明显提高梁的抗裂度,有效减小梁的挠度和裂缝宽度,改善BFRP筋混凝土梁的正常使用性能;与全预应力梁相比,配置有非预应力钢筋的部分预应力BFRP筋梁的延性更好;且随着非预应力钢筋配筋率的增加,梁的屈服荷载和极限荷载随之提高,裂缝间距、极限裂缝宽度则随之减小。     

Plasma treatment of polymeric fibers for improved performance in cement matrices

The surfaces of collated fibrillated polypropylene fibers and monofilament polyolefin fibers were treated by low‐temperature cascade arc plasma with different gases to study the effect of interface treatment on the mechanical performance and toughening in fiber‐reinforced concrete composites. Results from static flexural tests conducted in a four‐point configuration on 17 concrete mixes including one unreinforced control mix, 4 mixes with untreated fibers (two volume contents for each of two fiber types—fibrillated and monofilament), and 12 mixes with plasma‐treated fibers (two volume contents, above two fiber types, and three plasma treatments) are presented and discussed. It is concluded that plasma treatment of polymeric fibers is effective in improving the flexural performance and toughness of fiber reinforced concrete composites. © 2000 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 76: 1985–1996, 2000     

软硬混编预制体增强沥青基4D-C/C材料弯曲行为

以z向穿插炭棒、x-y向铺层纤维束法编织的软硬混编4D炭纤维预制体为增强体,采用沥青液相浸渍/炭化法制备了4D-C/C复合材料,研究了材料z向(炭棒方向)高温弯曲行为及损伤机理。结果表明:在室温~2 100℃范围,随着温度的升高,4D-C/C复合材料z向弯曲强度呈现先增加后减小的趋势,在室温~1 800℃时弯曲强度呈现增加的趋势,1 800℃后随着温度升高弯曲强度开始逐渐降低,但当温度达到2 100℃时其弯曲强度仍比室温下稍高。在室温~2 100℃范围,随着温度的升高,软硬混编预制体增强沥青基4D-C/C复合材料z向弯曲断裂应变一直呈增加的趋势,而弯曲弹性模量总体呈减小的趋势。室温下4D-C/C应力-应变曲线几乎为线性关系,高温下4D-C/C复合材料z向弯曲破坏更加趋向于非线性的破坏模式。损伤表征结果表明,随着温度的升高,材料破坏时的最大损伤逐渐增加。     

建筑增强用聚丙烯腈纤维的耐海水腐蚀性研究

模拟混凝土应用的海洋环境,在常温(25℃)、氯化物浓度为5610 mg/L的海水中对建筑增强用聚丙烯腈(PAN)纤维进行浸泡处理,研究建筑增强用PAN纤维的耐海水腐蚀性,并与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)增强纤维和聚丙烯(PP)增强纤维进行对比。结果表明:海水浸泡50 d后,建筑增强用PAN纤维的主要吸收特征峰无明显变化,且无新的吸收特征峰出现,纤维超分子结构变化较小,晶区取向度基本保持不变,结晶度略有增加;海水浸泡50 d后,建筑增强用PAN纤维的拉伸强度为1261 MPa、降幅0.63%,初始模量为18.6 GPa、增幅8.14%,其拉伸强度与PET增强纤维相当、约为PP增强纤维的1.8倍,初始模量约是PET增强纤维的1.4倍、PP增强纤维的3.2倍;建筑增强用PAN纤维、PET增强纤维、PP增强纤维的拉伸强度耐蚀系数分别为99.4%,99.2%,100.0%,建筑增强用PAN纤维的耐海水腐蚀性介于PP增强纤维和PET增强纤维之间,但其在海水中环境中具有优异的模量保持优势,可以更好地提高混凝土在海水环境中的耐受力。     

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯破坏形态有限元分析

设计并制作了3根新型的玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）增强混凝土梁,并对其进行三分点加载试验和有限元分析。结果表明,BFRP筋混凝土梁的受弯破坏形态有别于传统的钢筋混凝土梁,其破坏截面均位于加载点附近。梁内的销栓作用对BFRP筋的受力非常不利;较大的裂缝宽度不仅会影响到BFRP筋混凝土梁的正常使用,还会影响到梁的受弯破坏形态;BFRP筋突出的表面变形特征、较低的横向抗剪强度和弹性模量等对上述破坏形态的发生有着重要影响;加载点处BFRP筋混凝土较为严重的局部黏结破坏、较大的销栓作用、应力集中效应和较大的裂缝宽度等使BFRP筋处于复杂的不利受力状态,这是造成上述破坏形态的主要原因。     

高温后钢纤维加强混凝土有效导热系数计算方法

钢纤维加强混凝土(SFRC)的导热系数是结构抗火性能模拟的重要参数,快速准确获得其高温前后导热系数具有重要意义.因此提出一种SFRC导热系数细观多尺度计算方法,其特点是考虑高温下混凝土材料细观热开裂行为(裂缝热阻效应),而非利用细观组分导热系数随温度变化关系进行计算.通过试验获得砂浆、高强混凝土与钢纤维体积分数分别为1...     

超声波法在双层式沥青混凝土路面结构强度检测中的应用

以双层式沥青混凝土路面结构为研究对象,利用超声波法对其进行强度检测.本文主要研究在不同温度下,双层式沥青混凝土结构的波速及抗弯强度变化规律,以及在25℃时,下面层在AC -20密级配沥青混合料条件下,聚酯纤维掺量不同时,结构试件的波速及抗弯强度变化规律.超声波法强度检测为提高双层式沥青路面的设计参数提供理论依据.     

Flexural properties after exposure to elevated temperatures of a ground granulated blast furnace slag concrete incorporating steel fibers and polypropylene fibers

Experiments were carried out to investigate the flexural properties of fiber‐reinforced ground granulated blast furnace slag (GGBFS) concrete after exposure to high temperatures. On the basis of experimental observation, the effect of GGBFS content, the steel fiber dosage, the polypropylene (PP) fiber dosage, and the strength grade on the residual strength of concrete after exposure to elevated temperatures were systematically examined. Test data indicate that exposure to high temperatures causes deterioration in the flexural strength of concrete; inclusion of GGBFS, PP fibers, and steel fibers, all effectively improve the residual flexural strength of concrete after fire. The optimum amounts of GGBFS, PP fibers, and steel fibers are identified respectively for better fire resistance of concrete. The strength losses of concretes characterized by different strength grades are very close to one another. Equations are proposed to predict the residual flexural strength of concrete incorporating GGBFS, PP fibers, and steel fibers after being heated to temperatures up to 800°C. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

反复荷载作用下FRP约束混凝土柱受压性能的研究综述

FRP作为一种新型高性能材料,由于其可以增加构件的强度和延性,近年来在土木工程中应用广泛,尤其适用于结构抗震加固。目前,国内外对FRP约束混凝土柱的研究主要集中于单向荷载作用,而对反复荷载作用下的研究相对较少,因此对反复荷载作用下FRP约束混凝土的受压性能进行更加深入的研究具有重要的理论意义和工程实践价值。总结了国内外学者关于FRP约束素混凝土柱和钢筋混凝土柱在反复荷载作用下受压性能的研究成果,得出了以下结论:1单向荷载作用下的应力-应变曲线可以作为反复荷载下的包络线;2反复加卸载会造成应力损失,唯一性理论不成立;3FRP布的约束效果随着截面尺寸的增加而减小。最后对今后拟开展的研究工作提出了建议与展望。