GFRP板与混凝土粘结性能试验

为考察玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,GFRP)板与混凝土的粘结性能,对36个试件进行了试验研究.采用GFRP板-混凝土块搭接接头的单剪试验方法,考察了4种GFRP板与混凝土的连接方式(粘粗砂法、涂环氧胶法、粘剪力键法以及同时粘剪力键和粘粗砂的综合法),同时考虑了粘砂长度、环氧胶类型、混凝土类型和附加GFRP布增强等因素,并提出了一种抗剪设计方法.结果表明:4种连接方式都获得了较高的平均粘结强度(>2.9 MPa);粘砂长度、环氧胶类型和附加GFRP布增强等因素对平均粘结强度有显著的影响,而混凝土类型的变化则影响较小.提出的4种连接方式均可作为FRP-混凝土组合结构的有效组合界面抗剪连接措施.     

FRP加筋混凝土短柱受压性能试验研究

纤维聚合物筋FRP(Fiber Reinforced Polymer)的耐腐蚀、抗拉强度高、重量轻、非磁性等特点使其在土木工程中的应用前景十分广阔.首先对我们自己研制的GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)筋和CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋进行了常温下的受压试验,得到了GFRP筋和CFRP筋的抗压强度与抗压弹性模量;然后对GFRP、CFRP、CFRP与GFRP混合加筋混凝土短柱以及钢筋混凝土短柱进行了轴心受压试验,得到了加筋混凝土短柱的极限承载力、荷载-变形关系曲线、破坏形式和加强筋与混凝土的荷载-应变分布曲线,并将试验结果进行比较.结果表明:在没有约束的条件下,GFRP筋的抗压强度高于CFRP筋;在有约束的条件下,CFRP加筋混凝土短柱的抗压强度高于GFRP加筋混凝土短柱的抗压强度;FRP加筋混凝土短柱的抗压强度高于钢筋混凝土短柱的抗压强度;FRP加筋混凝土短柱的协同工作性和钢筋混凝土短柱的协同工作性相比较差.     

内嵌碳纤维增强复合材料板-混凝土界面黏结性能试验研究

考虑混凝土强度、碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)板黏结长度和界面处理方式等因素进行了36个黏结试件的单剪试验,分析了不同因素影响下试件的破坏模式、极限承载力、黏结应力分布等规律。考虑界面处理方式,给出了内嵌CFRP板与混凝土黏结承载力的表达式。结果表明:在3种处理方式下,大多数试件发生CFRP板与胶体的剥离破坏;随混凝土强度和黏结长度的增大,试件的极限承载力提高;通过分析发现,各组试件的黏结应力都是从加载端向自由端传递直到试件剥离破坏,传递区域的长度大致相同;提出的内嵌CFRP板与混凝土黏结承载力计算结果与试验结果吻合较好。     

带剪力键的FRP板与混凝土粘结性能研究

目的探讨影响带剪力键的纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)板与混凝土的粘结性能的主要因素.方法采用FRP板-混凝土块搭接接头的单剪试验方法,考虑剪力键高度、宽度和长度、附加砂粒增强以及混凝土强度等因素,对带剪力键的FRP板与混凝土间粘结性能进行了深入研究.结果剪力键长度、附加砂粒增强和混凝土强度等因素对FRP板与混凝土间平均粘结强度有显著影响,而剪力键高度和宽度的变化影响较小.结论得到了5种试验因素对FRP板与混凝土间平均粘结强度的影响规律,并提出了FRP剪力键抗剪设计方法,可用于指导FRP-混凝土组合结构中组合界面抗剪设计.     

采用焊接箍筋的钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验研究

焊接箍筋具有节约钢材、节约工时、方便施工、可工业化和标准化生产等性能优势,具有良好应用前景.为研究采用焊接箍筋的钢筋混凝土梁斜截面抗剪性能,分别对4个采用焊接箍筋混凝土梁和4个采用传统绑扎箍筋混凝土梁试件的受剪性能试验研究.结合试验研究,考察了焊接箍筋梁和普通绑扎箍筋梁试件裂缝开展过程和梁受剪破坏形态,分析了各试件抗剪承载能力和箍筋应力发展过程.试验研究结果表明在钢筋混凝土梁中以焊接箍筋替代传统绑扎箍筋是作为抗剪箍筋是可行的,主要表现在焊接箍筋混凝土梁与普通箍筋混凝土梁的裂缝开展、变形发展和破坏形态基本相同,并且焊接箍筋混凝土梁的极限抗剪承载力略高于普通箍筋混凝土梁.另外,经对比分析,焊接箍筋混凝土梁斜截面受剪承载能力稍高于现行规范建议的钢筋混凝土梁斜截面承载能力计算公式的计算结果.本文研究结果可为焊接箍筋混凝土梁的后续研究和工程推广应用提供理论依据.     

考虑骨料粒径影响的BFRP筋混凝土梁剪切破坏及尺寸效应

粗骨料是混凝土材料的组成之一,其粒径变化会影响混凝土梁中骨料咬合作用对抗剪承载力的贡献。为了系统地考虑最大粗骨料粒径对玄武岩纤维增强聚合物（Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP）筋无腹筋混凝土梁剪切破坏的影响,采用细观尺度数值模拟方法,建立BFRP筋无腹筋混凝土梁数值模型,模拟分析构件尺寸和粗骨料粒径对BFRP筋混凝土梁剪切破坏模式和抗剪强度的影响规律。结果表明：BFRP筋无腹筋混凝土梁的抗剪强度存在尺寸效应,同时,随着最大粗骨料粒径的增大,BFRP筋混凝土梁的抗剪承载力提高,梁的剪切尺寸效应被削弱。根据最大粗骨料粒径的影响机制与规律,结合断裂力学尺寸效应律,建立了BFRP筋混凝土梁抗剪强度尺寸效应理论公式,并与模拟结果和试验数据进行对比,验证了公式的准确性和合理性。     

FRP筋混凝土板抗弯承载力理论研究

鉴于国内外关于FRP筋混凝土板的实验研究、理论分析和数值模拟都很少,在介绍FRP筋混凝土板抗弯承载力的理论研究的基础上,对试件的破坏形态进行了描述,在考虑预应力度、FRP筋张拉控制应力等主要研究内容的影响下,研究了FRP筋混凝土板的承载能力的变化,并对普通钢筋混凝土板正截面承载力公式分析研究,推导出相应的FRP筋混凝土板破坏形态抗弯承载力计算公式.     

柱下端局部采用FRC材料钢筋混凝土柱的承载力分析

为了改善钢筋混凝土柱的变形能力和损伤容限,在其下端局部采用纤维增强混凝土（F RC ）代替普通混凝土,设计了6根剪跨比为3、柱内配置较少箍筋的钢筋混凝土柱试件,进行了拟静力试验。试验结果表明,这种柱为弯曲屈服后的剪切破坏,具有较好的变形能力和损伤容限;局部使用FRC材料可以减少约束箍筋和抗剪箍筋用量。根据试验结果,建立了考虑截面受拉区FRC受拉作用的压弯承载力计算方法以及斜截面受剪承载力计算公式,其中斜截面受剪承载力计算公式的计算值与试验值比较吻合。     

FRP筋材嵌入式加固混凝土结构的抗剪承载力研究

在FRP筋材嵌入式加固混凝土结构的受弯承载力试验中,发现部分梁由于抗剪能力不足,在受弯未达到破坏时发生了抗剪承载力不足的破坏,基于此文对FRP筋材嵌入式加固混凝土抗剪承载力进行了进一步的试验研究,发现抗剪区域嵌入式布置FRP筋材能有效提高混凝土的抗剪承载力,加固区域破坏遵循混凝土抗剪破坏的规律,加固承载力受混凝土强度和加固体与混凝土界面的面积影响较大.     

外贴预应力GFRP板加固混凝土梁抗弯试验研究

通过预张玻璃纤维增强塑料GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)板粘贴加固钢筋混凝土梁试验,研究了不同预应力水平和混凝土强度等级对加固梁受弯性能的影响,并对试验梁的极限承载力、截面应变、跨中挠度和刚度等进行了讨论．试验结果表明,预应力粘贴法可以提高GFRP板的强度利用率和梁的受弯承载力,且试验梁混凝土强度较高时加固效果更为明显．     

复合材料加固混凝土梁斜截面承载力的研究

外粘贴纤维复合材料(FRP)加固钢筋混凝土梁的斜截面承载力与加固方式、FRP材料、FRP-混凝土界面应力和混凝土梁的原始参数有关。针对汶川地震中大量的斜截面破坏问题,分析了不同的加固方式、加固材料、配箍率、剪跨比和混凝土强度等参数对加固效果的影响。结果表明:FRP综合加固后混凝土梁斜截面承载力和变形能力明显提高,混凝土裂缝扩展延缓,加固效果明显;其中剪跨比和混凝土强度对加固后梁的挠度影响较大,而配筋率对加固后梁的承载力和变形能力均有较大影响,但对承载力影响最明显。同时对外贴FRP加固后混凝土梁的斜截面承载力进行理论分析,通过与已有的理论计算公式相比较,理论计算结果与试验结果符合较好。     

基于抗弯破坏试验的玄武岩纤维布加T型混凝土梁的计算理论研究

玄武岩纤维(BFRP)是"863"计划应用推广的高新材料,其优异的性能使得用于结构物的加固具有良好的适应性和性价比.针对某大桥主梁承载力不足现状,基于相似理论设计了主梁的缩尺模型,预制了多组试件梁,在进行玄武岩纤维布加固桥梁结构的力学性能研究后,就玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁的理论进行分析,探讨了T型砼梁的正截面承载力和加固试件短期刚度的近似计算,并对比理论计算值与实验测试值吻合情况.     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土柱抗腐蚀性能试验研究

试验研究了碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced plastic/polymer,简称CFRP)加固锈蚀钢筋混凝土柱再次受到腐蚀作用时的抗腐蚀能力和轴压力学性能,并与传统的防腐维护材料(硅烷和聚合砂浆)进行了对比.试验研究表明:CFRP不仅能阻止混凝土中钢筋的进一步锈蚀,且能恢复混凝土构件因钢筋锈蚀所损失的承载力;硅烷的阻锈能力略好于聚合砂浆,但二者长期阻锈能力差.     

外贴纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪试验研究

针对汶川地震灾区大量由于剪切损伤亟待修复的结构,研究了外贴玻璃纤维布(GFRP)或碳纤维布(CFRP)加固矩形截面梁的剪切破坏问题.通过对5根钢筋混凝土梁的加固试验,研究外贴纤维布对加固梁的破坏形态、刚度变化,裂缝开展情况及极限承载力的影响,并对不同的加同方法、配箍率和截面高度对抗剪加固效果的影响进行了分析.试验结果表明,外贴纤维布加固可明显提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力和变形能力,并使梁的整体刚度得到提高;相对于CFRP加固,GFRP可显著提高加固梁的延性,增加纤维布的利用率.试验梁的截面高度越小,CFRP加固后其变形能力明显提高,但极限承载力却有所降低;同时,配箍率越大,加固梁的开裂倚载和极限荷载提高越明显,但加固梁的延性越差.最后,根据混凝土构件中各材料的应力-应变关系和变形协调原理,建立了实用的理论计算公式,理论计算结果与试验结果符合较好.     

FRP加固SRC构件抗弯承载力计算方法

目的提出FRP（纤维增强复合材料）加固SRC（钢骨混凝土）受弯构件抗弯承载力简化计算公式.方法采用极限平衡理论分析了FRP加固SRC受弯构件的受力过程,探讨FRP加固后构件正截面的破坏特征、受力特点及其影响因素,将FRP的面积转化为等效受拉钢筋的面积.结果根据中和轴与钢骨的截面位置不同,采用实用叠加法研究并推导出了一组更为精确和合理的抗弯承载力简化计算公式.结论基于平截面假定,FRP的应变略大于钢筋的应变,简化计算方法克服了简单叠加法和一般叠加法在计算上的明显缺陷且偏于安全.     

FRP-混凝土组合桥面板单调静力性能的试验研究

采用抗剪连接件将FRP板与混凝土板连接起来共同承担外部荷载,即形成了FRP-混凝土组合桥面板.开展了采用FRP开孔板连接件和环氧树脂2种方式连接的FRP-混凝土组合桥面板的单调静力性能试验,重点对其破坏形态、承载力、变形、滑移等进行研究.研究结果表明:组合桥面板的破坏均以FRP板与混凝土板的连接界面破坏为标志;采用FRP开孔板连接件连接的组合桥面板,在FRP板与混凝土板界面处的滑移增量随荷载增大逐渐加大,最大滑移量为0.55 mm,而采用环氧树脂连接的组合板在整个加载过程几乎没有滑移;采用环氧树脂连接的桥面板比采用FRP开孔板连接件连接的桥面板的抗弯承载力高22%,极限跨中挠度比后者小13.4%,这主要是由于FRP开孔板连接件滑移较大所致.     

钢梁外包FRP混凝土抗弯承载力计算

目的研究一种简化处理的不同破坏形态下构件极限抗弯承载力的计算方法,以方便工程实际的应用.方法采用实用叠加方法对SRHC梁贴FRP的受力过程和破坏特征进行研究.根据中和轴到钢骨的截面距离不同,将受压区高度与钢骨上翼缘至混凝土受压边缘的距离进行比较,以此来确定FRP加固后梁在破坏时的不同抗弯承载力的适用公式.基于纤维模型法,对受弯钢梁外包混凝土贴FRP布构件进行非线性全过程分析.结果提出了受弯钢梁外包混凝土贴FRP布构件承载力计算公式.通过实例表明,FRP的加固层数是构件受力性能重要的影响参数,在相同的变形条件下,FRP层厚度增加,组合构件的承载能力也有所提高,最佳加固率在3层以内.构件的承载能力随着混凝土强度的提高而提高.结论笔者给出的计算公式克服了简单叠加法和一般叠加法在计算上的缺陷,计算简便,可用于工程实际和结构设计中.