GFRP筋混凝土梁受弯性能试验

为改善GFRP(glass-fiber reinforced polymer)筋混凝土梁裂缝宽度较大的缺陷,提出一种将GFRP筋穿入金属波纹管并灌注水泥基高强灌浆料的新型构造措施,内部高强水泥基灌浆料与GFRP筋的黏结性能较好,共同参与受拉,外部金属波纹管可约束内部黏结裂缝的扩展,并增强与混凝土之间的黏结作用,进而减小GFRP筋混凝土梁的裂缝宽度.为验证其可行性,对配置钢筋、拉挤GFRP筋以及新型构造措施GFRP筋的6根简支梁开展了单调加载受弯试验,考察了GFRP筋混凝土梁在正常使用极限状态下的裂缝分布、平均裂缝间距以及平均裂缝宽度的发展规律.试验结果表明:与普通拉挤GFRP筋相比,新型构造措施可减小梁在使用阶段的裂缝宽度,延缓顺筋裂缝的出现;新型构造措施GFRP筋混凝土梁可满足各国规范0.5 mm最大裂缝宽度的限值规定,普通GFRP筋混凝土梁则不能满足要求;当GFRP筋配筋率接近或大于界限配筋率时,梁表现为首先混凝土受压破坏、最后FRP纵筋受拉断裂的失效模式,其受弯承载力高于钢筋混凝土梁,破坏前有较大的变形能力,平均挠跨比约为1/56.     

GFRP筋混凝土大偏心受压柱试验研究

为了探寻GFRP筋混凝土大偏心受压柱的破坏机理和设计方法,完成了5根GFRP筋混凝土柱的大偏心受压试验,展现了GFRP筋混凝土大偏心受压柱从开始加载到破坏的全过程。重点分析了GFRP筋混凝土偏心受压柱在受拉区混凝土达到限值裂缝宽度0.5 mm时和受压区混凝土压碎时的状态,并对5根GFRP筋试件进行了有限元仿真分析。结果表明:GFRP筋混凝土大偏心受压柱的破坏模式是受拉区混凝土先达到限值裂缝宽度,然后受压区混凝土才被压碎;当受压区混凝土被压碎时受拉区裂缝宽度已经远远超过了限值0.5 mm,说明GFRP筋混凝土大偏心受压柱的设计极限状态是由裂缝宽度控制的。最后,得出了设计极限状态下受压区混凝土的压应变值,为GFRP筋混凝土大偏心受压柱的配筋计算提供了理论依据。     

GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁开裂性能试验

为了研究GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁的开裂性能,设计了5根GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁试件,并对混凝土梁试件进行三分点静载试验研究,试验变量为混凝土梁截面尺寸和混凝土保护层厚度.在系统分析试验数据的基础上,提出GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁抗裂承载力与最大裂缝宽度的计算方法,并给出使用荷载作用下的裂缝宽度限值.     

FRP筋混凝土梁裂缝控制验算方法的研究

在试验及国外有关成果的基础上，提出了FRP筋混凝土梁的最大裂缝宽度计算公式；给出了能够用于工程实际的FRP筋混凝土梁最大裂缝宽度限值及使用荷载作用下FRP筋的允许应变限值的取值建议；指出在进行FRP筋混凝土梁截面的配筋设计时，很多情况下起控制作用的将是裂缝宽度的允许值而不是其极限强度。     

无粘结预应力GFRP管混凝土梁抗弯承载力计算

目的 为了改善GFRP管混凝土梁的受力性能,增加刚度减小变形.方法 考虑无粘结预应力GFRP管混凝土梁的受力特点,根据构件在不同状态下中和轴位置的不同,确定了4种破坏模式,利用平截面假定和应变变化计算方法,对构件抗弯承载力进行了分析.结果 根据构件在极限状态下的受力特性,考虑中和轴分别位于混凝土板截面和GFRP管混凝土截面两种情况,确定了截面受压区高度,并建立了相应的抗弯极限承载力计算公式.结论 将预应力技术运用到GFRP管混凝土结构中,让预应力筋代替普通钢筋来承担部分荷载,发挥其高强抗拉性能,通过施加预应力,又可以延缓受拉区混凝土过早的开裂,使构件的刚度得以提高,该方法是切实可行的;所建立的抗弯承载力计算公式形式简单,概念明确,便于实际应用.     

FRP筋混凝土板冲切承载力计算方法

基于临界剪切裂缝理论,提出FRP筋混凝土板冲切承载力的计算方法. 该方法考虑拉伸刚化效应的混凝土拉伸应力-应变关系,利用截面分析法确定FRP筋受弯构件的弯矩-曲率关系. 根据混凝土板的变形假定、弯矩-曲率关系以及板的平衡方程,确定FRP筋混凝土板的需求曲线. 收集文献中试验数据对该计算方法进行验证,并将其与其他计算模型进行比较分析. 参数分析结果表明：随着混凝土强度与柱头尺寸的增加,FRP筋板承载力名义应力相应降低,混凝土板的延性呈现增长趋势;随着配筋率与厚度的增加,板冲切承载力的名义应力增大,配筋率与厚度的增加会导致板延性降低,因此在设计中应充分考虑板厚与配筋率对FRP筋混凝土板延性的影响.     

钢筋混凝土梁极限状态的裂缝控制分析

极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态,钢筋混凝土梁截面计算中哪种极限状态起控制作用,现行设计资料没有明确说明.通过一系列计算比较,得出钢筋混凝土梁截面设计中最大裂缝宽度极限状态要求较承载能力极限要求更为严格,并给出从满足承载力极限状态要求到满足最大裂缝宽度限值要求的放大系数,可供设计参数.     

CFRP板加固混凝土梁试验与设计理论

为研究CFRP板宽度和受拉钢筋配筋率等因素对CFRP板加固混凝土梁受力性能的影响.进行了4根梁的单调静力试验.研究表明:加固梁的破坏模式均为CFRP板剥离破坏;随着CFRP板宽的增加,加固梁的开裂荷载有所提高,但屈服荷载和极限荷载并不一定提高;受拉钢筋配筋率越低,加固梁受弯承载力的提高程度越明显.基于国内外相关试验结果,建议CFRP板剥离应变值取为其极限拉应变的0.6倍.此外,提出了CFRP板加固混凝土梁受弯承载力、裂缝宽度和挠度的设计计算方法,计算值与试验结果吻合较好.     

体外CFRP筋加固混凝土梁抗弯性能试验

目的 研究体外CFRP筋加固钢筋混凝土简支梁的抗弯性能,探讨体外预应力CFRP筋加固混凝土梁抗弯承载力的计算方法.方法 通过对13根体外CFRP筋加固试验梁的静载试验,分析加固梁的破坏形态、裂缝开展、挠度、混凝土应变、体内受拉钢筋和体外CFRP筋应变的变化情况,对比分析各种因素对加固梁极限荷载的影响.结果 加载过程中,跨中截面混凝土的平均应变沿梁高基本呈直线分布;当体外CFRP筋弯折角度大于10°时,对梁体抗弯性能不利;随着混凝土强度的提高,加固梁抗弯承载力的提高不明显.对于体内受拉钢筋配筋率较大的梁,采用体外预应力CFRP筋加固效果并不明显.结论 体外CFRP筋加固钢筋混凝土梁梁体的平均应变仍符合平截面假定,在实际加固工程中应该考虑带载水平的影响,对于忽略二次效应后的体外预应力CFRP筋加固体系,抗弯承载能力可进行简化计算,简化计算结果与实测结果吻合较好.     

考虑黏结-滑移效应的FRP筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算方法

由于纤维增强聚合物(FRP)筋的弹性模量较低,FRP筋混凝土梁的设计状态通常采用其在正常使用极限状态下的裂缝宽度来控制,故准确预测最大裂缝宽度对FRP筋混凝土梁的设计及应用至关重要。FRP筋混凝土梁裂缝宽度的计算公式依然沿用我国《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)中的半经验计算公式,计算结果偏小。相较于经验公式,基于应力传递的数值计算模型可以充分反映开裂混凝土和FRP筋之间应力重分布的复杂特性。因此,在综合考虑FRP筋与混凝土间的黏结-滑移效应、裂缝间混凝土拉伸硬化效应以及材料非线性本构关系等问题的基础上,建立了FRP筋混凝土梁裂缝宽度计算的数值模型。数值分析中采用了两种黏结应力-滑移本构模型,通过对比可得,本构模型的选取对计算结果具有较大的影响。将数值模型计算结果与试验结果和按规范中公式计算的结果进行对比后发现:试验梁纯弯区短期平均裂缝宽度的模型预测结果与试验结果较为接近,两者比值的均值为0.92;按修正后的公式计算,结果更精确。