GFRP 筋土钉支护作用仿真与受力分析

玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋能替代钢筋作为土钉支护材料。以某工程基坑开挖支护为背景,利用有限元进行 GFRP 筋和钢筋土钉支护的仿真分析与比较。结果表明,GFRP 筋的受力随着开挖深度增加呈现较平稳的增长, GFRP 筋的受力增长幅度明显要小于钢筋,整个施工过程中钢筋的受力比 GFRP 筋大。在一定埋深范围,两种材料土钉受力分布相似;GFRP 筋土钉体受力分布更均匀,在埋深越大的筋体段,受开挖深度影响越大,承力变化更明显。利用仿真分析有助于研究 GFRP 筋土钉受力分布和作用机理。     

温度对纤维增强塑料筋本构关系影响研究

为研究温度对纤维增强塑料筋本构关系的影响,对直径8玄武岩增强塑料(BFRP)筋和玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋恒温20～120℃后进行纵向拉伸试验,得出其本构关系随温度的变化规律曲线。通过分析BFRP和GFRP筋受拉后变形的特征以及本构关系的变化曲线,用回归分析法得出BFRP和GFRP筋弹性模量在不同温度范围内的变化规律。结果表明:在BFRP与GFRP筋破坏之前,两者应力与应变曲线均呈现线性的增长趋势,无相对明显的屈服阶段。随恒温温度的增加,BFRP筋拉伸弹性模量呈现递增趋势,增长幅度达到5. 4%;恒温温度在20～100℃范围内,GFRP筋拉伸弹性模量出现增加的趋势,在100～120℃范围内呈现递减的变化规律,变化幅度达到13. 9%,GFRP筋弹性模量受温度影响较BFRP敏感。     

填充墙对GFRP筋混凝土框架结构抗震性能的影响

为研究填充墙对玻璃纤维增强复合材料(GFRP,Glass Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土框架结构抗震性能的影响,设计制作了两个以GFRP筋作为梁柱主筋三层两跨的1/4缩尺框架模型,进行地震模拟振动台试验。其中模型一为无填充墙的GFRP筋混凝土框架结构,模型二为在三个外立面砌筑填充墙的GFRP筋混凝土框架结构。结果表明：GFRP筋替代钢筋作为混凝土框架结构梁柱受力加强筋,不仅表现出良好的受力性能,同时还表现出良好的变形性能和变形可恢复性能,可以有效提高结构的抗震性能;填充墙与结构之间相互连接、互相制约形成新的协同工作体系,改变了原有框架结构的受力机理,共同承担外部地震荷载;填充墙的存在增强了框架结构的整体刚度,提高了结构的抗震性能,减小了结构的损伤程度,具有较好的抗震能力和抗倒塌能力;建议设计时充分考虑填充墙对框架结构的受力变形性能影响,优化抗震构造措施,保证结构经济与安全。     

自然环境温度下碱对玻璃纤维增强塑料筋力学性能的影响研究

采用碱性溶液静止浸泡和干湿循环两种方法对玻璃纤维增强塑料筋(GFRP)进行了不同时长的作用后,对筋体的力学性能进行表征,探究了其力学性能的退化规律,利用GFRP耐久性寿命预测公式,拟合得到了直径20 mm的GFRP力学性能的退化模型,并使用该模型预测了GFRP长期拉伸性能的变化趋势.结果表明,随着碱液对GFRP作用时间...     

GFRP筋尺寸及材料组分对其拉伸性能的影响

为研究玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋尺寸及材料组分与拉伸性能的关系,针对直径不同且同时GF体积分数(vf)不同的聚乙烯(PE)基和不饱和聚酯(UP)基GFRP筋进行拉伸试验。结果表明,两种GFRP筋在拉伸过程中的整个破坏模式以"裂纹破坏模式"为主。PE基GFRP筋的直径是影响其初裂强度(fc)和破坏强度(fp)的主要因素,当直径为20 mm时,筋体的fc和fp均达到最高。UP基GFRP筋直径较小时,其和vf对fc和fp的影响不大,当直径大于16 mm后,其对fc的影响更显著;当vf变化不大时,除在直径为20 mm时fp有一升高的突变值外,其它直径下fp的变化较小。PE基GFRP筋的fc比UP基GFRP筋高很多,其抗开裂性能更好。     

基于细观结构的GFRP筋拉伸试验分析

对不同基体的长纤维复合材料(GFRP)筋开展拉伸强度试验,借助SEM观察筋体各阶段受力下的细观结构,得到关于拉伸性能作用的结论。实验可知,乙烯基GFRP筋与不饱和聚酯基GFRP筋相比具有更优的材料复合结构和界面,乙烯基筋体裂纹扩展的受荷强度比不饱和聚酯基筋高;GFRP筋在荷载作用下先是基体材料的裂纹扩展或者少数纤维的断裂,随着基体达到极限强度,裂纹开始由局部扩展至较大范围,直到筋体表面;在荷载强度达到破坏荷载的80%以上时,筋体细观结构表现出纤维与基体明显的剥离,筋体破坏与纤维和基体之间的剥离有较紧密的关系。     

PMI泡沫芯材填充GFRP帽型筋梁弯曲性能研究

通过三点弯曲试验得到聚甲基丙烯(酰)亚胺(PMI)泡沫芯材填充玻纤增强塑料(GFRP)帽型筋梁的弯曲性能数据,发现该结构有较好的延性,破坏形式较为安全.采用有限元方法对试验进行了数值模拟,得到了与试验相符的模拟结果,证明了数值模拟的可行性.在此基础上研究了泡沫芯材倾角、宽度、厚度的变化对结构刚度的影响并进行了数值计算,进一步考虑工艺等因素得出用于电动汽车车身覆盖件的PMI泡沫芯材填充GFRP帽型筋梁的优化设计参数.     

GFRP筋增强混凝土梁受力性能分析

本文运用非线性全过程分析方法分析了GFRP筋增强混凝土梁和钢混凝土梁不同的受荷－变形性能,指出针对GFRP筋的强刚度特性,为充分利用GFRP筋的高强特性,有必要采用预应力构件,文章进一步分析了预应力GFRP筋增强混土梁的受荷－变形性能。     

新型玄武岩FRP筋加固结构性能研究

针对钢筋锈蚀在工程加固领域中带来的严重安全生产问题,应用具有极强耐腐蚀性的新型玄武岩增强塑料(BFRP)筋,内嵌加固混凝土梁结构。制作7根混凝土梁进行静力加载试验,研究采用不同直径、加固数量的BFRP筋加固试件的受力性能,对其受力过程、破坏形态、承载力、变形和裂缝发展情况进行分析。结果表明,采用新型BFRP筋对混凝土结构进行加固可以有效增加结构的开裂载荷与极限载荷,开裂载荷提高73.88%~165.01%,极限载荷提高62.16%~72.90%;且有效减小加固构件的变形,延缓裂缝开展。但并不是加固筋材数量越多加固效果越好。BFRP筋可以推广应用在易受腐蚀地区代替钢筋进行结构加固工作。     

不同外形GFRP变形筋的粘结性能试验比较

GFRP变形筋的外形是影响GFRP筋与混凝土粘结性能的重要因素。本文利用拔出试验研究8种不同外形的GFRP变形筋与混凝土之间的粘结性能,比较了不同外形的GFRP变形筋的粘结强度。试验结果表明,GFRP变形筋的粘结强度较高,最佳肋间距不应超过直径的2.5倍,肋高度应不小于直径的3%。     

玻璃钢拉挤工艺过程非稳态温度场与固化度数值模拟与试验

玻璃钢拉挤成型过程中其固化度和温度变化为强耦合关系。根据固化动力学和传热学理论,建立了非稳态温度场与固化动力学数学模型。通过示差扫描量热实验计算出模型中固化动力学参数。采用有限元与有限差分相结合的方法,依据ANSYS求解耦合场的间接耦合法,编制了计算程序,对拉挤工艺不同工况玻璃钢非稳态温度场和固化度进行数值模拟。采用特殊设计制作的铝毛细管封装的布拉格光栅光纤传感器,屏蔽了荷载效应应变干扰,对玻璃钢温度场进行实时捡测;采用索氏萃取实验测定玻璃钢制品固化度。实验表明,模拟与实验结果基本吻合。为避开繁多试凑性实验而进行工艺过程优化提供理论依据。     

玻璃纤维增强聚合物筋压缩和剪切性能试验研究

本文制备了不同直径、不同肋间距以及不同表面形式的玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋.在此基础上,通过玻璃纤维增强聚合物筋的压缩性能和剪切性能试验,研究GFRP筋的破坏形态和机理.分析GFRP筋直径、肋间距、表面形式以及长细比对其抗压强度和剪切强度的影响.试验结果表明,直径的变化对GFRP筋的抗压强度和剪切强度均有一定影响,肋间距和长细比的影响则不明显.     

Flexural behavior of methyl methacrylate modified unsaturated polyester polymer concrete beams reinforced with glass‐fiber‐reinforced polymer sheets

This study represents the behavior of flexural test of methyl methacrylate modified unsaturated polyester polymer concrete beam reinforced with glass‐fiber‐reinforced polymer (GFRP) sheets. The failure mode, load–deflection, ductility index, and separation load predictions according to the GFRP reinforcement thickness were tested and analyzed. The failure mode was found to occur at the bonded surface of the specimen with 10 layers of GFRP reinforcement. For the load–deflection curve, as the reinforcement thickness of the GFRP sheet increased, the crack load and ultimate load greatly increased, and the ductility index was found to be the highest for the beam with the thickness of the GFRP sheet at 10 layers (6 mm) or 13 layers (7.3 mm). The calculated results of separation load were found to match only the experimental results of the specimens where debonding occurred. The reinforcement effect was found to be most excellent in the polymer concrete with 10 layers of GFRP sheet reinforcement. The appropriate reinforcement ratio for the GFRP concrete beam suggested by this study was a fiber‐reinforced‐plastic cross‐sectional ratio of 0.007–0.008 for a polymer concrete cross‐sectional ratio of 1 (width) : 1.5 (depth). © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011     

外贴玻璃钢板加固混凝土梁弯曲试验研究

对10根粘贴不同长度和厚度玻璃钢板加固的混凝土梁进行静载试验研究,探讨玻璃钢板尺寸对加固混凝土梁加固效果的影响,试图找到在满足加固要求的前提下的最佳玻璃钢板粘贴尺寸,为合理地对外贴玻璃钢板等复合材料加固混凝土梁进行设计提供了试验数据.结果表明,玻璃钢板粘贴尺寸不同,加固混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、跨中挠度、跨中应变均有较大变化.通过分析这些变化,推算出玻璃钢板最佳粘贴尺寸.     

吊装自成型GFRP弹性网壳的找形方法与施工过程模拟

吊装自成型GFRP弹性网壳结构由统一规格的GFRP长直圆管杆件组成,并利用GFRP材料自重轻、弹性模量低的特点,使得杆件在吊装过程中由于自重作用产生弯曲变形,从而自动形成设计所需曲面。采用有限元方法并结合程序二次开发,针对一种具有单轴对称曲面的GFRP弹性网壳结构进行找形分析,提出相应的找形迭代算法并通过实例验证其有效性,在此基础上开展吊装施工全过程数值模拟。结果表明,找形算法具有很好的计算精度和计算效率,能满足此类网壳结构的设计和施工要求,成型后的网壳结构具有很好的承载能力储备。     

燃气流作用时间对玻璃钢层间剪切强度的影响

研究了不同燃气流作用时间对玻璃钢层间剪切强度的影响。研究结果表明:随着燃气流作用时间的延长,玻璃钢表面碳化失效层数呈增加趋势;未烧蚀部分复合材料层间剪切强度虽有降低,但是降低幅度不大,说明表面的玻璃布层碳化失效对深层复合材料层间剪切强度影响不大;烧蚀后复合材料断裂模式由韧性转变为脆性。该研究结果为玻璃钢在燃气流环境中的应用提供了重要的数据支撑。     

碳/玻混杂纤维的混杂效应及其受力性能研究

碳纤维与玻璃纤维进行层间混杂后用来进行混凝土结构的加固,可以产生较好的正向混杂效应．就混杂纤维的混杂方式．混杂效应和受力性能进行了研究,结果表明：较之单一纤维,混杂纤维复合材料表现出了明显的混杂效应,还可以降低加固成本,综台效益较好。并提出了混杂纤维复合材料在当前工程应用中存在的问题。     

玻璃纤维增强树脂基复合材料碾铆-粘接接头老化和腐蚀性能研究

主要对玻璃纤维增强树脂基复合材料碾铆-粘接接头进行了老化和腐蚀试验,通过静拉伸测试,分析了温度和腐蚀介质对混合连接接头力学性能的影响。结果表明:同温下,粘接层失效时的峰值载荷会随保温时间的增加而减小;同保温时间下,粘接层失效时的峰值载荷会随温度的增加而减小;在5%NaCl溶液中腐蚀时,连接件的抗拉伸性能受腐蚀时间延长的影响比较小;而在5%NaOH溶液和5%HNO_3溶液中腐蚀时,连接件的抗拉伸性能受到的影响比较大,样件的峰值载荷下降比较明显。试样的失效主要分为胶层失效和铆钉拉脱失效两个阶段。     

High‐temperature tensile behavior at different crosshead speeds during loading of glass fiber‐reinforced polymer composites

The present study evaluates on the static tensile behavior of glass fiber reinforced polymer (GFRP) composites at 50% and 70% volume fractions of reinforcement tested at room (25 °C), 70 °C, 90 °C, and 110 °C temperatures with 1, 10, 100, 500, and 1000 mm/min crosshead speeds to investigate the impact of high temperature on the mechanical properties and different dominating failures modes. The experimental results reveal that with increase in crosshead speeds the tensile strength of the composite is increasing. The effect of crosshead speeds and temperature with changing fiber volume fractions affects the GFRP composite. Although both the composite systems are found to be crosshead speed sensitive. Crosshead speed sensitivity seems to be more unpredictable at high temperature and at high crosshead speed. Furthermore, it appears to be more unprecedented nature of fluctuation with high fiber volume fraction. The crucial parameters required during the materials designing in various structural components were evaluated and modelled with the help of Weibull constitutive model. The fractography analyses were done to identify the various dominating failure modes in the GFRP composite. There was no significant change found in the glass transition temperatures (T_g) of both the composite system when exposed to different temperature environments. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 44715.     

混凝土结构用纤维增强塑料筋的力学性能Ⅰ.实验研究

纤维增强塑料筋的较差延伸性及其脆断的破坏模式是从材料性能上阻碍其替代传统的钢筋而广泛应用于混凝土结构中的一个主要原因.本文以解决这个问题为目标,提出了一种简单的成型方法:即在纤维拉挤芯材的外面按一定角度缠绕一定层数的纤维,制成新的FRP缠绕筋.这种FRP缠绕筋的拉伸性能呈明显的双线性,即应力在通过名义屈服点后,继续按线性规律随应变的增加而增加,直至应变达到极限.极限强度和应变都高于屈服点的应力和应变.本文还考察了纤维缠绕角度和缠绕层数对FRP筋拉伸性能的影响 .