纤维增强复合材料加固钢筋混凝土单向板受弯性能研究

通过纤维增强复合材料（FRP）布加固钢筋混凝土单向板的受弯性能试验,研究了FRP布种类、层数、宽度、粘贴方式和锚固措施等因素对加固效果的影响。结果表明：在板底粘贴CFRP布和高强GFRP布均可明显提高钢筋混凝土单向板的受弯承载力和纵筋屈服后刚度。当采用横向粘贴1层U形CFRP布条作为端部锚固措施时,所有加固单向板试件的破坏模式均为跨中弯曲裂缝引起的剥离破坏。当FRP布宽度和层数相同时,采用CFRP布加固效果优于高强GFRP布加固。与对比试件相比,FRP布加固钢筋混凝土单向板试件的位移延性略有降低。高强GFRP布加固钢筋混凝土单向板的位移延性优于CFRP布加固钢筋混凝土单向板。FRP布的粘贴方式对FRP加固钢筋混凝土单向板的位移延性也有影响,单层FRP布加固单向板试件的延性较好。通过对试验结果的分析,提出了FRP布加固钢筋混凝土单向板构件受弯破坏模式的判别方法,验证了已有文献和GB 50608-2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中给出的跨中弯曲裂缝引起的FRP剥离应变计算公式对FRP布加固混凝土单向板的适用性,建立了FRP布加固钢筋混凝土单向板受弯承载力计算方法。     

短切玄武岩纤维混凝土简支梁正截面受弯性能试验研究

为研究短切玄武岩纤维混凝土(chopped basalt fiber reinforced concrete, CBFRC)梁的受弯性能,以短切玄武岩纤维长径比、局部纤维层高度和纵筋配筋率为主要研究变量,对12根CBFRC梁进行了四点弯曲静力试验,通过观测其裂缝开展和破坏模式,分析了各参数对CBRFC梁的受力性能增益效果。结合试验结果,给出了考虑纤维影响的CBFRC梁开裂弯矩和短期刚度的计算公式。研究结果表明：短切玄武岩纤维能有效改善混凝土的力学性能,可以较好地抑制裂缝开展,提高混凝土梁的承载力;当纵筋配筋率为0.91%～2.54%时,开裂荷载提高了16.6%～25.5%,屈服荷载提高了0.0%～8.9%,且提高幅度降低;纤维长度为6～18 mm时,开裂荷载提高了16.5%～53.8%,屈服荷载提高有限(2.9%～5.8%);随局部纤维层高度增加,梁的开裂弯矩提高、增益效果明显,当纤维层高度达到试验梁截面高度的35%时,才可发挥对应的全截面纤维梁的增强阻抑效果;建议的开裂弯矩、短期刚度的改进计算模型均与试验结果有较高的吻合程度,并通过已有的试验数据验证了该改进模型的准确性及适用性。     

纤维增强复材筋活性粉末混凝土单向板受弯性能试验研究

为研究纤维增强复材(FRP)配筋活性粉末混凝土(RPC)单向板的受弯性能,以配筋类型、配筋率以及受压区约束网格类型为试验参数对5个试件进行了3点受弯试验。结果表明:平截面假定仍然适用;由于普通钢筋具有屈服点和更高的弹性模量,普通钢筋板比FRP配筋板具有更高的延性指标和开裂荷载;由于配筋率提升有利于发挥RPC的受压塑性,当碳纤维增强复材(CFRP)配筋板的配筋率从1. 27%提升到1. 78%,其极限承载力和延性指标分别提高了18. 5%和22. 0%;由于受压区配置约束能提高RPC的峰值压应变和极限压应变,与不配置受压区约束的试件相比,配置BFRP栅格约束的试件的承载能力以及延性指标分别提高17. 9%和33. 9%。     

超高性能纤维增强混凝土板的受弯性能试验研究

为研究超高性能纤维增强混凝土(ultra high performance fiber-reinforced concrete, UHPFRC)板的受弯性能,进行了10块UHPFRC板的弯曲试验,研究了板的破坏形态、破坏过程、开裂弯矩、极限弯矩以及混凝土和钢筋的应变。在试验结果基础上,建立了考虑受拉区混凝土抗拉强度和应变硬化效应的UHPFRC板受弯承载力计算式。研究结果表明：UHPFRC板的弯曲破坏形态表现为一条主裂缝并伴有多条微裂缝出现,其破坏过程可分为线性变形、微裂缝发展、主裂缝发展和承载力下降四个阶段;UHPFRC板首次出现裂缝时的弯矩为极限弯矩的50%~55%;在设计板时应以变形作为控制指标,且可以少配或不配钢筋以发挥UHPFRC的材料优势;UHPFRC板在受力过程中表现出显著的应变硬化特性。给出了UHPFRC板的弯曲承载力计算式,可以反映受拉区UHPFRC的应变硬化特性。     

混杂纤维增强木梁的受弯性能试验研究

选用碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)和高强玻璃纤维(SGF)为增强材料,制作CF,CF/GF和CF/SGF层间组合混杂纤维增强木梁,并对其受弯性能进行了试验研究,同时分析了该木梁的破坏形态和破坏机理,讨论了其荷载-位移特征、极限承载力和延性.结果表明:与单一CF增强相比,合理匹配混杂纤维增强复合材料(HFRP)可显著提高木梁的承载力和延性.提出了HFRP增强木梁的极限承载力计算方法.     

纤维增强复合材料加固木梁受弯性能试验研究

对36根纤维增强复合材料(FRP)加固木梁的受弯性能进行研究。详细探讨受载后试件的工作机理和破坏模式。试件的设计参数为FRP的层数、FRP的类型及加固层的位置。分析各设计参数对加固木梁承载力和挠度的影响。试验结果表明,在木梁受拉区布置FRP可有效提高木梁的受弯承载力,受拉区粘贴一层CFRP可提高木梁受弯承载力30.61%。在纯弯区横向布置FRP可增强木梁受压区的性能,有效提高木梁的受弯承载力,提高的幅度与横向FRP层数有关。FRP加固木梁的破坏表现为受压区木纤维褶皱失稳、受拉区木纤维和FRP加固层被拉断。木梁受压区设置FRP加固层对受弯承载力的影响与加固的方式有关,受压区横向缠绕FRP加固效果最好,而沿梁纵向加固的效果并不明显。     

开孔补强波纹腹板钢梁受弯承载力性能研究

研究波纹腹板H形钢梁开孔后经钢套筒补强后的受弯性能。设计完成了两个试件的受弯承载力试验,得到了试件的荷载-位移曲线、极限荷载和破坏形态等。采用ABAQUS有限元软件对其进行数值模拟,并对其受弯承载力进行了理论分析,提出了受弯承载力的计算式。研究表明,波纹腹板H形钢梁开孔后经过补强仍具有较好的抗弯变形能力,并且具有较好的塑性性能;开孔后经过补强的波纹腹板梁在弯矩作用下腹板上几乎不存在弯曲正应力,认为截面弯矩完全由上、下翼缘承担;其抗弯承载力可采用理论公式进行设计。     

GFRP面板-冷弯薄壁型钢组合梁受弯性能试验研究

土木工程领域通常采用的纤维增强复合材料夹层结构主要以模量较低的轻质材料作为芯材,使其设计承载力由截面刚度控制,而非强度控制,限制了纤维增强材料强度的充分发挥。为此,提出一种轻质、高强的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）面板-冷弯薄壁型钢组合梁（GCS组合梁）,该组合梁由GFRP面板与夹层轻质泡沫和冷弯薄壁型钢组合而成,薄壁型钢和纤维面板之间采用剪力键（抽芯铆钉）连接。通过四点弯曲试验探讨了该组合梁的破坏模式、荷载-位移曲线和应变分布的发展规律,并与传统夹层梁进行对比,分析了有无薄壁型钢增强、薄壁型钢开口方向、界面增强方式等参数对组合梁弯曲性能影响。研究结果表明：GCS组合梁具有良好的刚度和承载能力。相对于传统复合材料夹层梁,其正常使用极限状态（挠度限值L/250）和承载力极限状态下对应荷载分别提高了306.2% 和157.5%;不锈钢抽芯铆钉能有效抑制GFRP面板与压型钢板界面剥离裂纹扩展,显著改善GCS组合梁的变形能力。研究为该组合构件的加工设计与实际工程应用提供参考。     

纤维增强复合材料-钢复合管混凝土受弯构件的试验研究

为研究纤维增强复合材料（FRP）-钢复合管混凝土受弯构件的力学性能,对1根钢管混凝土受弯构件和2根FRP-钢复合管混凝土受弯构件进行试验,其中,FRP-钢复合管混凝土受弯构件分别为2层CFRP与钢管复合和1层CFRP＋2层BFRP与钢管复合。结果表明,FRP能够提高钢管混凝土受弯构件的极限承载力,使复合管试件产生钢管屈...     

波浪腹板受弯构件设计理论及试验研究

波浪腹板工形构件由翼缘与波浪腹板通过高频焊接组成,作为受弯构件具有较高的承载效率。基于波浪腹板工形构件截面承载力的简化模型,提出波浪腹板受弯构件强度和抗剪稳定承载力计算公式,同时亦给出考虑波浪腹板剪切变形的构件挠度计算方法;对2根足尺的波浪腹板工形截面梁进行面内加载试验,揭示受弯构件加载破坏过程及破坏机理;同时以有限元分析进行佐证,分析构件初始缺陷对其破坏形式的影响。研究表明,试验结果与有限元分析结果吻合较好,亦验证建议设计方法的合理性。     

采用增强槽钢连接件的双钢板-混凝土组合梁受弯性能研究

为了解决常规双钢板-混凝土组合结构整体性不足的问题,提出了一种采用增强槽钢连接件的双钢板-混凝土组合结构。为研究该组合结构受弯性能,对6根采用增强槽钢剪力连接件的双钢板-混凝土组合梁开展四点弯曲试验。研究参数为核心混凝土种类(超高性能混凝土及普通混凝土)、剪跨比、钢板厚度及连接件间距。试验结果表明：合理控制距厚比和剪跨比,试件将呈现弯曲破坏形式,并展现出良好的延性,增加钢板厚度和核心混凝土强度,截面受弯承载力得到提升。提出了该双钢板-混凝土组合梁受弯承载力理论分析模型,与试验结果比较表明,该理论分析模型能较好计算该组合梁承载力。同时,基于ABAQUS软件建立采用增强槽钢连接件双钢板-混凝土组合梁精细化有限元分析模型,与试验结果验证表明,该分析模型能精确模拟组合梁受力性能,可为该种组合结构的设计与应用提供基础。     

掺入短切纤维的纤维编织网增强混凝土薄板弯曲力学性能试验研究

为研究掺入短切纤维的纤维编织网增强混凝土(简称TRC)薄板的受弯承载能力及裂缝开展,对其进行了四点弯曲试验,对比分析了TRC薄板纤维编织网浸胶的处理、水灰比、短切纤维种类和掺量,以及钢纤维长径比等因素的影响。在此基础上,采用环境扫描电镜及能谱仪对短切纤维与纤维编织网在混凝土基体中的微观形貌进行观察。研究结果表明：对浸胶处理的TRC薄板、掺入碳纤维和聚丙烯纤维的试件的承载力提高幅度分别为16%和32%;掺入钢纤维并未提高薄板的承载力。未浸胶处理的TRC薄板,掺入短切碳纤维、钢纤维、聚丙烯纤维和掺入短切钢纤维与聚丙烯纤维混合纤维的试件,其承载力的提高幅度分别为132%、47%、27%和86%,且钢纤维和碳纤维掺量越多,薄板开裂后刚度越大,但聚丙烯纤维的掺量不宜偏高。短切碳纤维与钢纤维均能有效减缓裂缝的扩展,但在微观裂缝处两种纤维的交联作用机理不同;掺入短切纤维可使薄板裂缝数量增多。     

波纹钢腹板梁疲劳性能的试验研究

结合国内已建波纹钢腹板PC组合梁桥(平铁大桥)的波形尺寸,设计了4根Q345c高强钢的波纹钢腹板试验梁。试验首先对第一根梁(GA)进行四点弯曲静力试验,分析了其在竖向荷载作用下的受力特征和破坏形态;另外3根梁分别采用R=0.1,荷载下限分别为9,11,13 kN的不同条件下的疲劳试验。结果表明,由于波纹腹板的"折扇"效应,在弯矩作用下不完全满足平截面假定条件,弯矩主要由上下翼缘承受;二级焊缝条件下,试验梁波纹处焊缝能满足美国AASHTO规范B类焊接的疲劳强度,焊缝搭接位置以及构造处是该类型梁的疲劳薄弱位置之一。     

钢筋混凝土框架夹心节点抗震性能试验研究

钢筋混凝土框架结构中通常柱混凝土强度高于梁的混凝土强度,当节点与梁用较低强度混凝土同时浇筑时,便形成钢筋混凝土框架夹心节点。通过11个钢筋混凝土框架夹心节点（包括平面中节点2个,平面端节点2个,改进型平面节点4个,空间中节点、空间端节点、空间角节点各1个）及3个用于对比分析的传统空间节点（空间中节点、空间端节点、空间角节点各1个）的拟静力试验,结合之前完成的7个平面夹心节点试验及6组平面夹心节点与传统节点的抗震性能对比,对钢筋混凝土框架夹心节点的抗震性能进行研究,包括开裂损伤过程、失效模式、位移延性、变形性能、受压承载力、受剪承载力、滞回耗能、梁筋粘结锚固性能等。研究表明：虽然核心区混凝土强度降低对试件抗震性能有一定不利影响,但通常不会改变框架节点的破坏模式,满足剪压比、轴压比、梁柱混凝土强度比、核心区配筋量条件下的夹心节点,其抗震性能大多可以满足结构设计的需求,或采取加插短筋、增设斜筋等加强措施后可以满足。     

榫-钉连接木-混凝土组合梁受弯性能试验研究

为验证榫-钉连接的抗剪性能和组合性能,对榫-钉剪力连接件的推出试件以及采用该种连接的胶合木-混凝土组合梁分别进行了推出试验和弯曲试验。推出试验结果表明,榫-钉连接件的滑动刚度大、承载力高,同时也呈现出较为明显的脆性破坏。胶合木-混凝土组合梁由6个榫-钉剪力连接件连接。弯曲试验中测量了荷载、跨中挠度、木梁与混凝土板的应变以及端部和连接件处木梁与混凝土板的界面相对滑移。弯曲试验结果表明：木-混凝土组合梁的主要破坏模式为梁端木材的剪切破坏和木材的受弯破坏;采用榫-钉连接的木-混凝土组合梁的平均抗弯刚度达到了9.18×1012 N·mm2,较纯木梁提高了182.5%;其组合系数为69.7%,较传统螺钉连接的组合梁显著提升。因此,采用榫-钉连接的木-混凝土组合梁呈现出优异的抗弯刚度和承载力,有利于拓宽木-混凝土组合结构体系的应用范围,具有良好的应用前景。     

钢丝网复合砂浆加固RC梁二次受力受弯试验研究

本文对用钢丝网复合砂浆薄层加固的二次受力钢筋混凝土梁进行了正截面受弯试验研究。通过对加固形式为U形三面加固的5根钢筋混凝土加固梁和1根未加固的对比梁的二次受力正截面受弯试验,研究了这种加固技术对二次受力钢筋混凝土梁受弯承载力的影响和作用。试验中测量了构件加固后的开裂荷载、极限荷载、钢筋应变和钢丝网应变,对比了加固与未加固构件的裂缝开展情况、跨中挠度以及极限荷载,并研究了用钢丝网复合砂浆薄层加固的梁在二次受力情况下可能产生的破坏形式等。试验结果表明,钢丝网复合砂浆薄层可以明显地提高二次受力钢筋混凝土梁的受弯承载力,提高抗裂性能,增强构件的刚度。在平截面假定的基础上求出试件的极限承载力,与试验结果吻合较好。     

BFRP布加固圆截面木梁受弯性能试验研究

为研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)布加固圆截面木梁的受弯性能，对未经加工处理的足尺木梁进行三分点加载试验。试件分为4组总计12根，长度均为3300mm。其中1组为未加固试件，另外3组为采用不同方式粘贴BFRP布的加固试件，分别为底部粘贴、底部与侧面环向粘贴、底部与侧面螺旋缠绕粘贴。对各组试件的荷载-跨中位移、荷载-跨中截面应变和跨中截面应变等曲线进行了对比分析。试验结果表明：与未加固试件相比，底部粘贴、底部与侧面环向粘贴、底部与侧面螺旋缠绕粘贴BFRP布的试件极限荷载分别提高了16.30%、24.34%和30.54%。BFRP布加固试件在破坏过程中，木材的塑性变形明显，其抗压强度得到充分发挥，截面应变符合平截面假定。采用ANSYS有限元分析软件模拟得到试件的荷载-位移曲线，与试验结果吻合较好。有限元分析结果表明，试件的受弯承载力随着BFRP布侧面环向粘贴的间距减小而增大。最后，基于BFRP布加固圆截面木梁的三阶段破坏特征，提出其受弯承载力计算公式，计算结果与试验结果的差值小于10%，可为圆截面木梁加固设计提供参考。     

箱形型钢混凝土梁复合受扭性能试验

通过5根箱形型钢混凝土梁的复合受扭性能试验,详细描述了试件在不同扭弯比作用下的加载过程。试验表明,箱形型钢混凝土梁在复合受力情况下,出现扭转型或弯曲型两种破坏形态;扭弯比是影响弯、扭破坏形态的重要因素;适当的弯矩存在能显著提高型钢混凝土梁的抗扭强度。通过对试验数据分析得到的箱形型钢混凝土梁的弯扭相关方程,可为其设计提供参考和依据。