FRP筋混凝土梁研究现状

FRP筋具有优异的耐腐蚀性能,同时具有抗拉强度高、疲劳性能优、徐变松弛性能好等优良力学性能,适用于替代普通钢筋和预应力钢筋用于腐蚀环境和特殊工程。介绍了FRP筋的力学性能及其与混凝土、纤维混凝土的粘结性能,并对FRP筋梁、FRP筋与钢筋混合配筋梁、FRP金属复合筋梁、ECC-FRP筋混凝土复合梁的国内外研究现状进行了总结。     

珊瑚混凝土梁抗弯性能试验研究

珊瑚混凝土是以珊瑚砂石为骨料,采用海水拌和的新型海洋混凝土,对于推进我国海洋工程建设有重大作用。通过与普通混凝土构件进行对比,研究了钢筋珊瑚混凝土梁和CFRP筋珊瑚混凝土梁的抗弯性能,结果显示钢筋珊瑚混凝土梁与普通钢筋混凝土梁的开裂、变形、抗弯承载力等性能均接近,具有良好的工程适用性。CFRP筋和珊瑚混凝土具有良好的协同工作性能,CFRP筋珊瑚混凝土梁的抗弯承载力比按现行FRP规范计算的结果低5%~10%。现有普通混凝土和FRP规范进行适当调整后可用于钢筋珊瑚混凝土和CFRP珊瑚混凝土的设计计算。     

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。     

FRP筋混凝土梁弯曲试验及设计方法探讨

利用我国自主开发的FRP复合筋加工混凝土梁式构件,采用两点加荷方式进行了弯曲试验,测定了单调荷载作用下的梁的挠度与相应的荷载关系曲线,研究了配筋率、与混凝土的粘接作用等因素对构件承载能力、变形性能的影响,分析了FRP筋混凝土梁在荷载作用下的变形特征和破坏形态,提出了FRP筋混凝土梁设计方法。     

纤维增强复材筋增强工程用水泥基复合材料-混凝土复合梁受弯性能试验研究

为解决纤维增强复材(FRP)筋混凝土梁裂缝宽度和变形均较大的问题,采用受拉性能优良的工程用水泥基复合材料(ECC)取代FRP筋周围受拉混凝土形成FRP筋ECC-混凝土复合梁。通过对2组FRP筋ECC-混凝土复合梁、1组钢筋ECC-混凝土复合梁(每组5种不同ECC替代高度)的受弯试验,分析试件的开裂、屈服、极限荷载以及各级荷载下试件的挠度、裂缝、纵筋应变、混凝土平均应变。研究表明:钢筋/FRP筋与混凝土/ECC有较好的协同变形能力,ECC与混凝土也有较好的黏结性能;复合梁截面的平均应变均符合平截面假定;复合梁在正常使用状态下,受拉区ECC能充分发挥其应变硬化特性,形成较多细而密的裂缝;FRP筋ECC-混凝土复合梁可有效控制梁的变形值,提高梁的抗弯承载能力。     

FRP筋与HRB筋混合配筋混凝土梁变形及延性性能试验研究

为了研究FRP筋与普通钢筋(HRB筋)混合配筋混凝土梁变形及延性性能,选用GFRP和BFRP筋材,设计制作了8根混合配筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁,分析了试验梁裂缝以及挠度的变化情况,探讨了混合配筋混凝土梁截面延性系数的计算方法。结果表明:混合配筋混凝土梁裂缝开展机理与钢筋混凝土梁基本相同,相同荷载水平作用下挠度比钢筋混凝土梁增大约20%~90%;延性系数随着配筋率的增大和FRP筋与钢筋面积比的增大而减小,建议混合配筋混凝土梁满足延性要求时配筋率为0.8%~1.26%,FRP筋与钢筋面积比小于1.28。     

混合配筋混凝土梁抗弯性能研究

混合配筋混凝土梁将耐腐蚀的FRP筋放于截面角区或下排,将易锈蚀的钢筋放于内部或上排;适当限制FRP筋的相对比例,可以使此类梁既具有较大的刚度、较好的延性,又具有良好的耐腐蚀性能,从而延长构件的使用寿命.在前人关于钢筋混凝土梁、FRP筋梁和混合配筋梁研究的基础上,对混合配筋混凝土梁的抗弯性能,包括抗弯承载力及挠度两方面进行了分析;试图建立混合配筋混凝土梁受弯性能评估的理论分析模型和设计实用模型.通过与已有试验结果对比,分析验证了建议模型的有效性和可靠性.研究表明,本文采用的考虑受拉刚化效应的理论分析模型可以较好地模拟混合配筋混凝土梁受力全过程的荷载-挠度曲线;采用的设计实用模型可以较好地预测此类梁的承载力和正常使用荷载水平下的挠度.     

纤维塑料筋混凝土结构的系列研究

彻底解决钢筋锈蚀问题的一个有效办法是采用纤维塑料筋(即FRP筋),1995年我们在国内首先开展了FRP筋混凝土结构的系列研究,取得了阶段性的研究成果:①研制生产国内首批FRP螺纹筋;②对FRP筋在不同环境介质中的粘结锚固性能进行研究;③对FRP筋普通混凝土梁的受力性能和设计理论进行研究;④研制新型FRP筋预应力锚具;⑤对预应力FRP筋混凝土粱的受力性能和设计理论进行研究等.本文重点介绍以上几方面的研究工作,并对今后FRP筋混凝土结构的发展趋势作了展望.     

有粘结预应力FRP筋混凝土梁抗裂计算方法

关于有粘结预应力FRP筋混凝土梁的抗裂度和裂缝宽度的计算问题,目前我国现行设计规范中尚无相关规定,ACI440.1R—06规范仅给出了非预应力FRP筋混凝土梁的最大裂缝宽度的计算方法。分别应用我国现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)和ACI318—05规范中适用于普通钢筋混凝土构件的抗裂度公式,计算了国内外30根有粘结预应力FRP筋混凝土梁试件的开裂弯矩。按我国《混凝土结构设计规范》计算的开裂弯矩值与试验结果吻合良好。考虑了FRP筋等效、FRP筋的粘结性能以及环氧涂层钢筋等的影响,对我国《混凝土结构设计规范》中有关受弯构件最大裂缝宽度的计算公式进行了修正。基于提出的修正公式和ACI440.1R—06规范对国内外24根有粘结预应力FRP筋混凝土梁的试验结果进行计算对比。分析结果表明,文中的计算值与试验结果更为吻合。     

FRP筋混凝土构件受力性能的研究现状

FRP筋是一种高性能的复合材料,与钢筋相比,FRP筋具有轻质、高的抗拉强度、耐腐蚀性好等特点。近年来,FRP筋代替钢筋或预应力钢筋被应用在混凝土结构中以提高耐久性成为一种趋势。文章对FRP筋增强混凝土梁、柱受力性能的研究现状进行了相关的介绍,并提出有待进一步深入研究的相关问题。     

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。     

FRP-钢筋混杂配筋混凝土梁抗弯性能

纤维增强复合筋(FRP筋)具有抗拉强度高,重量轻和耐腐蚀性等特点。可以更好地解决钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀问题,对提高结构的耐久性有很大的作用。FRP筋应力-应变关系为线弹性,并且FRP筋的弹性模量相对较小,单独配置FRP筋的混凝土梁的变形和裂缝较大。采用钢筋与FRP筋混杂配筋混凝土梁,相对于钢筋混凝土梁产生的挠度较小。本文介绍了FRP-钢筋混杂配筋混凝土梁的抗弯承载力、最大裂缝和挠度计算方法,为相应的工程应用提供依据。     

全FRP筋增强混凝土梁抗剪性能综述

钢筋锈蚀导致混凝土结构性能下降,使用寿命缩短。纤维增强复合(FRP)筋具有高抗拉强度和优异的耐腐蚀性能,在部分结构中可代替钢筋,以提升混凝土结构的耐久性。将FRP筋应用于混凝土结构中是未来发展的重要方向,但目前关于其抗剪性能及抗剪机理尚未阐述清楚。本文对国内外关于FRP筋混凝土梁的抗剪性能研究进行了总结与分析。     

配置纤维复材筋和普通钢筋的水泥基复材-混凝土组合梁抗弯性能研究

为了研究配置纤维增强复合材料(FRP)筋和普通钢筋的工程用水泥复合材料(ECC)-混凝土组合梁的抗弯性能,通过四点加载试验测试了具有不同ECC高度替换率的32根混合配置FRP筋和普通钢筋的组合梁弯曲破坏.试验结果表明,由于ECC中纤维材料具有出色的抗拉性能,与具有相同配筋的普通混凝土梁相比,混合梁和ECC梁的开裂、屈服...     

预应力约束混凝土梁的研究分析

《混凝土结构设计规范》中仅考虑梁箍筋的抗剪作用,但采取适当的构造措施后,便可使受压区混凝土在箍筋和纵筋的约束下成为约束混凝土,混凝土强度及延性得到提高.此时,即使在拉区配置大量的钢筋也不会出现超筋梁的脆性破坏特征,因此纵筋的配筋率可以远大于规范规定的极限配筋率.纵筋的增加提高了构件的抗弯刚度及承载力,可获得更大的建筑使用空间.对约束混凝土构件施加预应力,充分发挥约束混凝土的特性和预应力钢筋的高强性能,进一步提升构件性能.这一新型结构构件形式,可应用于结构工程各领域.     

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.     

FRP筋性能及其在混凝土结构中的应用浅析

使用FRP筋代替普通钢筋是解决混凝土结构中钢筋锈蚀问题的一个研究方向。本文简要介绍了FRP筋的种类、生产加工工艺及其物理力学性能,阐述了FRP筋在钢筋混凝土结构中的应用概况,并分析了FRP筋混凝土构件的研究方向及应用前景。     

FRP筋-钢骨混凝土复合梁受弯性能数值模拟研究

FRP筋-钢骨混凝土复合梁是近年来提出的一种新型组合构件,钢骨的应用,有利于提高FRP筋混凝土梁的延性。为了进一步研究这种新型复合梁的受弯性能,本文在试验研究基础上,建立了FRP筋钢骨混凝土复合梁的三维数值模型,对其抗弯全过程进行了数值模拟分析,计算得到的荷载-跨中挠度曲线及裂缝形态分布等都与试验结果吻合较好。在此基础上,综合分析了配筋率、FRP筋类型及工字钢布置位置等相关参数对FRP筋钢骨混凝土梁受弯性能的影响。     

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筋增强混凝土结构耐久性能研究进展

一般认为在恶劣服役环境下,可利用纤维增强复合材料（FRP）筋替代普通钢筋,从而有效提升混凝土结构的耐久性能。但研究表明,FRP筋并非完全免疫于服役环境,其在腐蚀性环境下的耐久性能一直是困扰FRP筋在土木工程中应用的关键问题之一。文章从三个方面系统梳理了国内外关于FRP筋增强混凝土结构耐久性的研究进展：①在试验研究方面,从FRP筋自身、FRP筋与混凝土黏结以及FRP筋增强混凝土构件三个层次,对近几十年来国内外有关FRP筋增强混凝土结构耐久性能试验研究的进展进行系统的梳理;②在长期性能预测方法方面,对现有的各类FRP筋长期性能预测模型和理论进行梳理;③在设计方法方面,总结目前各国有关FRP筋增强混凝土结构耐久性的设计方法,比较了规范间的差异。文章梳理工作对提升我国FRP筋增强混凝土结构设计水平和推广FRP筋的工程应用,具有重要的参考意义。