玄武岩纤维筋全再生混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

通过4根玄武岩纤维筋与4根钢筋再生混凝土无腹筋梁的受剪试验,研究采用100%粗骨料取代率的再生混凝土梁的裂缝开展、破坏等情况;分析不同纵筋类型下,剪跨比、纵向配筋率和混凝土抗压强度对梁开裂荷载、极限承载力和跨中挠度变化的影响。比较中国规范(GB 50608—2010)、美国规范(ACI 440.1R-06)、加拿大规范(CSA.S 806-12)中规定的计算方法对玄武岩纤维筋再生混凝土梁受剪承载力的适用性。研究结果表明:钢筋再生混凝土梁的受力性能类似于传统的钢筋混凝土梁,而玄武岩纤维筋再生混凝土梁在荷载作用下,裂缝扩展较快且宽度更大;中国规范(GB 50608—2010)对试验梁抗剪承载力的计算值过于保守,美国规范(ACI 440.1R-06)最为接近,加拿大规范(CSA.S 806-12)次之。     

考虑不同位置变化的GFRP筋与混凝土粘结试验研究

通过对GFRP筋混凝土试件进行内贴片单端拉拔试验,将试验数据进行总结和分析,绘制GFRP筋应变随荷载和不同位置变化的分布曲线,探讨曲线各自的特征;研究GFRP筋与混凝土之间的粘结应力及滑移随不同位置变化的分布情况。试验结果表明,由于GFRP筋材料本身特性的原因使得其与混凝土之间的粘结应力随位置的变化规律与钢筋混凝土有显著的不同;运用粘结长度范围内不同位置处的滑移拟合公式得到的随不同位置变化的滑移曲线计算值与试验值吻合良好。     

GFRP筋与混凝土粘结性能试验研究

基于40个试件的试验,对GFRP筋试件和钢筋试件的粘结破坏进行了研究。试验结果表明,拔出端存在明显的应力集中现象;两种试件的破坏粘结强度接近,仅与混凝土的极限拉应力有关;破坏过程中GFRP试件比钢筋试件表现出了更好的延性。本文提出了筋材的混凝土保护层临界厚度确定公式,考虑了影响临界厚度的主要因素:即筋材粘结强度、混凝土单轴抗拉强度和筋材直径,建议GFRP筋混凝土保护层厚度不能简单采用钢筋混凝土的,即应通过试验提出合理的取值。     

长期腐蚀环境影响下GFRP筋混凝土构件的老化机理及抗弯性能研究

为了研究长期腐蚀环境影响下GFRP筋混凝土构件的老化机理以及抗弯性能,分别分析了水分、温度、碱性环境等因素对GFRP筋抗拉强度、有效受拉面积和粘结强度等性能方面的影响。基于GFRP筋材料老化后与混凝土协同工作关系的变化,通过构造新的几何条件,推导了老化GFRP筋正截面抗弯承载力计算公式,利用推导的公式分析了不同GFRP筋老化率对构件承载力的影响。研究表明:GFRP筋混凝土构件在腐蚀环境长期作用下,GFRP筋不断老化,其抗拉强度、有效受拉面积以及粘结性能都有不同程度的降低;随着GFRP筋材料老化率的不断增加,构件抗弯承载力损失率也不断增加,当老化率达到27%时,构件抗弯承载力也相应损失了25.97%。     

无腹筋BFRP筋混凝土深梁受剪性能研究

在对称集中荷载作用下,对7根无腹筋BFRP筋混凝土深梁进行受剪试验,分析了构件的裂缝发展、破坏形态及不同剪跨比、BFRP筋配筋率、玄武岩纤维体积掺率对构件跨中挠度、开裂荷载和极限荷载的影响。试验结果表明:各试验梁均发生剪切破坏;相同荷载作用下,跨中挠度随着剪跨比的增大而增大,随着配筋率及玄武岩纤维体积掺率的增大而减小;开裂荷载与极限荷载均随着剪跨比的增大而减小,随着配筋率及玄武岩纤维体积掺率的增大而增大。参照相关规范对试验梁抗剪承载力进行计算,研究结果表明美国ACI 440. 1R-06规范计算值与试验值比较吻合,加拿大CSA. S 806-12规范稳定性较好,中国GB 50608—10规范相对保守,建议采用美国ACI440. 1R-06规范对无腹筋BFRP筋混凝土深梁进行抗剪承载力计算。     

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。     

GFRP筋混凝土板正截面抗弯承载力研究

为了研究GFRP筋混凝土板的正截面抗弯承载力,基于平截面假定、内力平衡条件以及变形协调条件,对GFRP筋混凝土板在适筋及适量超筋两种配筋设计情形下的正截面抗弯承载力计算公式进行了推导,通过8组具有不同配筋率与混凝土强度等级的GFRP筋混凝土板抗弯承载力试验,对推导的计算公式进行了验证,同时研究了构件抗弯承载力与配筋率、混凝土强度等级之间的变化关系。结果表明:试验得到的极限承载力与公式计算的理论承载力数据吻合较好,可以较准确地反映GFRP筋混凝土板抗弯承载力的计算过程;适量超筋设计构件破坏形式表现为以受压区混凝土被压碎为标志的塑性破坏,这种设计方式更有利于提高GFRP筋混凝土板的安全性能;同时为了保证混凝土板达到极限承载力时受拉区GFRP筋不被拉断,建议设计配筋率取1.4倍的平衡配筋率;随着GFRP筋混凝土板配筋率的增加,构件承载力系数逐渐增大,安全储备也逐渐提高;GFRP筋混凝土板的抗弯承载力随着配筋率与混凝土强度的增加而逐渐增大。     

BFRP筋混凝土无腹筋梁抗剪性能试验研究

为研究骨料种类对BFRP筋混凝土梁抗剪性能的影响,以剪跨比和混凝土抗压强度为变量,完成了对称集中荷载作用下5根BFRP筋普通混凝土和5根再生混凝土无腹筋梁抗剪试验,并分析了试件裂缝发展、破坏形态及不同剪跨比和混凝土强度对构件跨中挠度、开裂荷载和极限荷载的影响,且参照相关规范对构件抗剪承载力进行计算分析.结果表明:再生混凝土梁的变形及裂缝发展形态与普通混凝土梁基本相似,再生混凝土梁的开裂荷载与极限荷载均低于普通混凝土梁;同一荷载对应的试件跨中挠度随剪跨比的增加而增大,混凝土抗压强度对试件跨中挠度无明显影响;试件开裂荷载与极限荷载均随着剪跨比的增大而减小,随着混凝土抗压强度的增大而增大;美国ACI 440.1R-06规范对试验梁抗剪承载力的计算最合理.     

CFRP-PCPs复合筋混凝土梁受弯性能试验及理论方法研究

通过对7根混凝土试件梁的抗弯性能试验,研究了普通钢筋、普通预应力CFRP筋以及不同CFRP张拉等级的CFRP-PCPs复合筋分别对混凝土梁的承载能力、挠度变形和裂缝形态的影响。研究结果表明:在正常使用阶段下,CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的裂缝、挠度满足结构安全使用要求;CFRP-PCPs复合筋混凝土梁能有效克服普通预应力CFRP筋混凝土梁的裂缝宽、挠度大的缺点;CFRP-PCPs复合筋能有效延缓传统预应力CFRP筋混凝土梁裂缝的开展,改善试件梁延性,提高试件梁强度和提高整体刚度。基于试验结果,推出了CFRP-PCPs复合筋混凝土梁受弯承载力、裂缝宽度和挠度的计算公式。结果表明计算值与试验结果能够较好吻合。     

方形螺旋箍筋GFRP筋混凝土柱轴压性能研究

通过设计5根配置螺旋箍筋和3根配置普通箍筋方形截面玻璃纤维筋(GFRP)混凝土柱(200 mm×200 mm×600 mm)的轴心受压试验,重点分析方形截面GFRP筋混凝土柱的极限承载力和延性等在不同箍筋形式下的变化规律,研究螺旋箍筋对方形截面GFRP筋混凝土柱的轴压性能的影响。试验结果表明:GFRP纵筋承载力占GFRP筋混凝土柱极限承载力的3%～7%;配置螺旋箍筋的GFRP筋混凝土柱的极限承载力比配置普通箍筋的增加了0.8%～1.6%,延性增加了13%～33%;缩小箍筋间距可以防止纵筋过早屈曲破坏,同时可提高GFRP筋混凝土柱的延性和承载力;把GFRP筋受压承载力设置为其极限抗拉强度的0.35倍,可以准确预测GFRP筋混凝土柱的极限承载力。     

碱性环境下不同基体材料GFRP筋的拉伸性能试验研究

玻璃纤维增强聚合物(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称"GFRP")筋作为一种替代钢筋的新型建筑材料已在混凝土结构中开始使用,研究在模拟混凝土的碱性溶液中,不同基体材料的GFRP筋在90 d浸泡周期内的腐蚀机理、破坏机理及拉伸强度、弹性模量等拉伸力学性能的变化规律。试验结果表明:两种基体材料GFRP筋的典型破坏形式大致相同,均为丝束状炸开的脆性破坏;基体材料为不饱和聚酯树脂基的GFRP筋的拉伸强度会不断降低,弹性模量前期稍有增长,后期也不断降低,最终浸泡周期达到90 d时,其拉伸强度和弹性模量的衰减均低于标准的最低要求;基体材料为乙烯基酯树脂的GFRP筋的拉伸强度会不断降低,但衰减速率要低于基体材料为不饱和聚酯树脂的GFRP筋,而弹性模量变化并不明显,最终浸泡周期达到90 d时,抗拉强度和弹性模量均满足标准规定的最低要求。     

Cracking behavior in reinforced concrete members with steel fibers: A comprehensive experimental study

The addition of fibers in concrete determines a cracking phenomenon characterized by narrower and more closely spaced cracks, with respect to similar members without fibers. Fiber Reinforced Concrete (FRC) may significantly improve the tension stiffening into the undamaged portions of concrete among cracks, and, in addition, may provide noticeable residual stresses at a crack due to the bridging effect provided by its enhanced toughness.This paper aims at further investigating the ability of fibers in controlling cracks by discussing more than ninety tension tests on Reinforced Concrete (RC) prisms, carried out at the University of Brescia, having different sizes, reinforcement ratios, amount of fibers and concrete strengths. In particular the influence of FRC in reducing the crack spacing and the crack width is evaluated as a function of the FRC toughness.Finally, the most recent available models for predicting the crack spacing of FRC composites are evaluated and critically discussed.     

双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁弯曲性能试验

复合材料夹层结构具有比强度高、比刚度高、可设计性强、耐腐蚀等特点,以聚氨酯泡沫为芯材,以玻璃纤维增强复合材料为面板和格构腹板,采用真空导入成型工艺,制备双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁。对无格构泡沫夹芯复合材料梁,不同腹板高度、腹板间距双向格构增强泡沫夹层复合材料梁进行三点弯曲试验,研究其破坏模式和机理。基于泡沫填充矩形蜂窝芯材的等效十字模型,预估试件的抗弯刚度和挠度,计算值与试验值吻合较好。     

利用热膨胀橡胶模成型CFRP副面背架

主要研究了利用热膨胀橡胶模成型树脂基碳纤维复合材料(CFRP)副面背架的方法,研制出了合格的复合材料制件。     

多因素条件下GFRP腐蚀性能演变规律的研究

本文探讨了在模拟海水环境下GFRP（Glass Fiber Reinforced Plastic）的腐蚀的规律和机理,着重于温度、海水浓度和时间等因素对材料性能的影响。采用SEM分析方法,观察GFRP试样的宏观和微观形貌腐蚀前后的变化情况;通过力学试验,探讨了GFRP的力学性能演变规律;通过不同海水浓度腐蚀试验,探讨了海水浓度对GFRP耐腐蚀性能的影响规律。经过一年的静水浸泡试验结果表明,渗透和扩散是腐蚀的基本动力;温度升高,盐度增大,试样渗透率上升,力学性能下降;并在试验数据的基础上,建立了腐蚀经验模型及腐蚀评价标准。     

玄武岩复合材料筋增强ECC受拉性能及裂缝控制机理

工程水泥基复合材料(ECC)因其高韧性和多缝开裂特性成为研究热点,纤维复合材料(FRP)因具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性好等优点而受到广泛关注。为研究玄武岩复合材料(BFRP)筋增强ECC(BFRP-ECC)的受拉性能以及筋材对基体的裂缝控制机理,考虑了基体类别和配筋率等因素,对ECC狗骨试件、BFRP-ECC和BFRP-砂浆薄板试件进行了单轴拉伸试验,同时借助数字图像相关法(DIC)技术获得了试件受拉过程中的全场应变和开裂状态,基于Richard的弹塑性应力应变公式提出了BFRP-ECC单轴受拉应力应变本构模型。结果表明：BFRP-ECC的极限拉应力随配筋率的增加而增大;ECC基体对复合材料的受拉性能增强效果优于砂浆基体,同时以ECC为基体的复合材料在裂缝间距和宽度控制上都明显优于以砂浆为基体的复合材料;BFRP筋能增加BFRP-ECC裂缝处的桥连应力,减小裂缝间距和宽度,增加裂缝数量。本文建立的BFRP-ECC单轴受拉应力应变本构模型与试验数据吻合良好,较好地反映了BFRP-ECC受拉应力应变关系。     

FRP加固RC柱的抗腐蚀性能

纤维复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Phstic,简称FRP)具有不透水和不透气的特性,是一种阻锈性能良好的材料.本文系统介绍了关于FRP加固RC柱抗腐蚀特性的最新研究成果,比较了FRP与传统加固材料在防腐保护作用方面的区别.     

Machining and Characterization of Multidirectional Hybrid Silica Glass Fiber Reinforced Composite Laminates Using Abrasive Jet Machining

Silicon - Machining of multidirectional Hybrid Fiber Reinforced Composite (HFRC) is a challenging task because of defects like matrix cracking, fiber pullouts, delamination, burr formation, and...     

碳纤维复合材料天线反射面的模态分析

从刚度设计的角度，对碳纤维复合材料（CFRP）天线反射面进行铺层设计，建立了15种纤维铺层方式的有限元模型，利用ANSYS对天线反射面进行模态分析，结果表明采用[90/45／0／一45／A]，对称铺层的蜂窝夹层板的固有频率最大。     

树脂改性对玻璃纤维增强聚合物筋材物理力学性能的影响

在基体树脂中加入阻燃剂和抗静电剂可以改善复合材料的阻燃和抗静电性能,同时也会影响复合材料的力学性能。本文通过在不饱和聚酯树脂中加入阻燃剂和抗静电剂,研究了树脂改性对玻璃纤维增强聚合物（GFRP）筋材拉伸性能、压缩性能、剪切性能、抗静电性能和阻燃性能的影响,分析了改性树脂的阻燃和抗静电机理。试验发现,树脂改性对GFRP筋阻燃和抗静电性能有明显提高,压缩强度有所增加,但GFRP筋拉伸性能和剪切性能有不同程度的降低。