火灾高温下GFRP筋和混凝土粘结性能试验研究

为了研究火灾环境中不同温度下纤维增强塑料(FRP)筋和混凝土之间粘结性能的变化以及火灾后FRP筋和混凝土之间的残余粘结性能,以玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋为例,对34组共120个混凝土棱柱体粘结试件进行了火灾高温时GFRP筋和混凝土之间粘结性能的试验研究,试验主要考虑了温度、混凝土强度和粗骨料粒径的影响,得到了高温中和降温后GFRP筋和混凝土之间的粘结强度以及GFRP筋的锚固长度。试验结果表明,随温度的升高,粘结性能会随之下降,当温度下降至室温后,其粘结性能会得到恢复。这些试验结果可以应用于GFRP筋增强混凝土结构抗火设计中。     

GFRP筋混凝土梁耐火性能计算方法

通过GFRP筋混凝土梁耐火性能的理论分析与有限元计算,提出GFRP筋混凝土结构耐火性能的计算方法。在合理选择GFRP和混凝土材料的热工参数、高温力学参数的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS建立三面受火的GFRP筋混凝土梁的高温热力学模型。经与GFRP筋混凝土梁火灾试验结果的对比验证,该高温力学模型具有较高的精确性。对影响GFRP筋混凝土梁高温力学性能的各参数进行有限元分析,结果表明,影响梁耐火性能的主要因素为梁上作用的荷载比、GFRP筋在混凝土截面的位置和受火时间。参考欧洲规范钢筋混凝土抗火性能的设计方法,提出GFRP筋混凝土构件基于力学性能的耐火设计公式。通过混凝土500℃等温线简化受火面积和GFRP筋高温强度等效换算的方式,将火灾下截面的非均匀材料力学性质转变为随受火时间变化的均匀材料,提出了不同受火时刻GFRP筋混凝土受弯构件的承载力计算式。经与有限元分析结果的对比,该计算方法精度较高,可应用于评估不同受火时刻下GFRP筋混凝土的高温承载力。     

GFRP筋的高温蠕变性能试验分析

通过对21组,共72根不同应力状态、不同温度下GFRP筋的蠕变性能进行的试验和分析,表明:随时间的延长GFRP筋的应变逐渐增大,而同一应力水平的GFRP筋试件随温度的升高,应变有增大的趋势。根据试验结果,可以确定预应力GFRP筋增强混凝土构件在火灾高温条件下GFRP筋的预应力损失值。     

火灾高温下玻璃纤维筋的力学性能研究

针对土木工程中所用的纤维筋耐火能力问题,对27组,共100根玻璃纤维(GFRP)筋试件在火灾高温时的力学性能进行了试验研究,试验中主要考虑了温度和受火时间的影响,得到了火灾高温中和火灾高温后玻璃纤维筋的抗拉强度和弹性模量。试验结果证明:玻璃纤维筋的力学性质表现出明显的阶段性,110°C时粘结胶体逐渐软化而丧失粘结能力,但温度下降后其粘结强度还可以恢复;190°C时粘结胶体已基本碳化,其粘结性能将不能再恢复。因为受到火灾高温的影响,玻璃纤维筋的强度和弹性模量均会下降,若所经历的最高温度低于190°C,其力学性能还可恢复;若高于190°C,将不能再恢复。这些试验结果可以用于玻璃纤维筋增强混凝土结构抗火设计中。     

GFRP筋混凝土梁抗裂性能理论与试验研究

GFRP筋具有抗拉强度高、重量轻、抗腐蚀、耐疲劳等特点,用它代替混凝土结构中受腐蚀的钢筋具有重要的工程意义。GFRP筋混凝土梁的开裂弯矩是衡量其抗裂性能的重要指标,也是GFRP筋混凝土梁裂缝宽度、挠度以及力学性能计算的重要参数。首先推导了与钢筋混凝土梁开裂弯矩计算方法相衔接的GFRP筋混凝土梁开裂弯矩的计算公式,然后通过7根GFRP筋混凝土简支梁及6根GFRP筋混凝土连续梁试验检验了公式的适用性。试验过程中通过在GFRP筋混凝土梁受压区及受拉区配置不同数量的GFRP筋来研究其开裂过程及开裂荷载。研究结果表明,按照给出的GFRP筋混凝土矩形截面梁正截面开裂弯矩公式得到的理论值与试验值吻合较好,研究成果将为进一步研究GFRP筋混凝土梁的力学性能提供参考。     

体外预应力FRP筋加固混凝土单向板抗裂及刚度计算方法

通过6块体外预应力玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋加固混凝土单向板的受弯试验,分析GFRP筋张拉应力和配筋率对混凝土单向板抗裂性能和挠度的影响。结果表明,随GFRP筋张拉应力和配筋率的增大,体外预应力GFRP筋混凝土单向板抗裂荷载提高25%~125%,跨中开裂挠度增加35%~159%,跨中屈服挠度增加21%~36%,跨中极限挠度降低13%~34%。结合本文体外预应力GFRP筋加固混凝土单向板和已有文献的体外预应力FRP筋混凝土梁试验结果,提出适合体外预应力FRP筋加固混凝土单向板和梁抗裂及刚度的计算方法。     

GFRP筋混凝土板耐火性能有限元分析

<正>加拿大研究人员对GFRP筋混凝土板的耐火性能进行了有限元分析。通过两组GFRP筋混凝土板和1组钢筋混凝土板的火灾试验,验证了有限元模型的有效性。有限元模型成功地预测了单元内的温度分布以及板内温度梯度引起的快速热弯曲变形。对传热分析参数进行了修正,使其在未受火区得到真实的热分布。讨论了火灾中模型的各种参数,确定了混凝土和加强筋的热膨胀系数是预测火灾中挠度特性最重要的参数。研究结果表明,GFRP筋的应力在火灾开始(前30 min)迅速增大,30 min后趋于稳定。     

不同表面特征GFRP筋加固钢筋混凝土T形梁抗剪试验研究

为研究不同表面特征的GFRP筋对加固后钢筋混凝土梁抗剪性能的影响,以不同混凝土强度等级、不同纵筋配筋率以及不同表面特征GFRP筋为参数,对9根钢筋混凝土T形梁进行了表面内嵌GFRP筋的静力加载试验,并分析其影响因素。结果表明,GFRP筋的表面特征是影响加固梁破坏形态的重要因素,光圆GFRP筋加固梁更容易发生粘结破坏。内嵌GFRP筋不能提高试验梁的纯弯段开裂荷载,但能提高弯剪段开裂荷载、屈服荷载和极限荷载。光圆GFRP筋加固对弯剪段开裂荷载影响显著,螺纹GFRP筋加固对屈服荷载和极限荷载影响明显。GFRP筋的表面特征对加固梁抗剪承载力的影响要大于混凝土强度等级和纵筋配筋率。GFRP筋表面特征对其应变大小有明显影响,螺纹GFRP筋的应变远大于光圆GFRP筋,因此螺纹GFRP筋利用率高,加固效果好。     

GFRP/钢绞线复合筋黏结锚固试验研究及设计建议

GFRP/钢绞线复合筋与混凝土之间的黏结锚固是GFRP/钢绞线复合筋增强混凝土结构性能的关键问题.采用拉拔试验,参照ACI规范的试验方法,对180个混凝土拉拔试件进行试验研究,测定每个试件的黏结强度、加载端滑移及自由端滑移,并计算GFRP/钢绞线复合筋的黏结一滑移关系曲线.基于肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇筑深度等因素对黏结锚固性能的影响,通过对试验数据的统计分析,得到GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层修正系数、混凝土浇筑深度修正系数及黏结滑移限值,提出GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度计算公式和基本锚固长度的计算公式,并确定锚固长度的计算原则.试验数据及设计建议可为确定GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层厚度、构建GFRP,钢绞线复合筋的黏结一滑移本构关系模型以及制定相关规范提供参考和依据.     

玻璃纤维增强塑料/钢绞线复合筋混凝土保护层厚度试验研究及设计建议

混凝土结构中玻璃纤维增强塑料(GFRP)/钢绞线复合筋的保护层厚度,对保证结构的安全性、适用性和耐久性具有重要意义。基于混杂原理,利用玻璃纤维和钢绞线研制了弹性模量高、耐腐蚀性强的GFRP/钢绞线复合筋。采用拉拔试验,对69个混凝土拉拔试件进行试验研究,测定每个试件的粘结强度。试验变量包括GFRP/钢绞线复合筋的直径、混凝土强度等级和混凝土保护层厚度。通过对试验数据的统计分析,得到了加载端、自由端粘结滑移限值以及粘结强度限值,并在此基础上确定了GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层厚度的设计建议值。试验数据和设计建议可为GFRP/钢绞线复合筋的工程应用和相关规范的制定提供参考和理论依据。     

GFRP筋地下连续墙混凝土板受弯性能试验研究及有限元分析

为了解GFRP筋地下连续墙的受弯性能,通过GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的对比受弯试验,分析了两者的受力-变形过程和破坏形态,对比了两者的挠度、开裂荷载、极限荷载以及混凝土应变。结果表明：GFRP筋混凝土板的受力-变形曲线大致可划分为开裂前和开裂后两个阶段,其破坏表现为脆性;混凝土开裂前两种板的截面应变变化规律均基本符合平截面假定,但开裂后GFRP筋混凝土板的挠度增长速率远大于钢筋混凝土板,且该速率基本不变;两种板的开裂荷载较为接近,而GFRP筋混凝土板的极限荷载为钢筋混凝土板的1.2倍。在试验基础上,建立了GFRP筋混凝土板的有限元模型,通过参数分析表明,GFRP筋混凝土板的抗弯刚度在开裂后随配筋率的增大而增大。图13表6参8     

钢筋-GFRP筋混凝土梁抗弯试验与裂缝和挠度算法研究

钢筋和GFRP筋合理混杂配置,可较大程度地提高混凝土结构的耐久寿命,是一种优良的配筋形式。通过8根混杂配筋混凝土梁的抗弯试验,分析了混杂配筋混凝土梁裂缝和荷载-挠度的特点,并根据试验结果和理论分析,推荐了混杂配筋混凝土梁裂缝宽度和挠度的计算方法。     

高温后新Ⅲ级钢筋力学性能的试验研究

通过对37组共111根(?)16和(?)12新Ⅲ级钢筋高温后的力学性能试验,研究了经历不同受火温度和受火恒温时间 后的屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和受拉应力-应变关系等力学性能的变化规律。试验表明。新Ⅲ级钢筋在经历 高温作用后,其屈服强度、极限强度和弹性模量在400℃以前变化不大,之后随所经历温度的升高而逐渐下降,降幅一般在 15％左右,实测的受拉应力-应变关系曲线,仍然出现明显的屈服台阶和强化段。根据试验结果,本文建议了高温后新Ⅲ 级钢筋屈服强度、极限强度、弹性模量、延伸率和受拉应力.应变全曲线计算公式。本文研究成果可作为火灾后混凝土结 构的损伤评估和非线性有限元全过程分析的依据。     

近年来混凝土结构抗火研究进展

简要总结了近年来混凝土结构（包括新建混凝土结构、加固混凝土结构、循环再利用混凝土结构）抗火研究的主要进展,分析了其中尚存在的一些问题,在此基础上建议给出了该领域今后的发展趋势。并针对编制中的《混凝土结构耐火设计技术规程》进行了简要说明。分析表明：由于高温下混凝土结构达到变形极限状态和承载力极限状态的升温时间一般较为接近,为与常温下混凝土结构设计统一并考虑常规设计习惯,可以高温下混凝土结构的承载力极限状态为基础进行耐火设计;结构随机抗火特性、构件高温协同作用、结构整体火灾行为、减振控制装置抗火性能等是今后一段时间混凝土结构抗火领域值得关注的研究课题。参92     

四边简支现浇混凝土空心楼盖二次抗火性能试验研究

为探究火灾后采用聚合物砂浆加固修复混凝土空心楼盖二次火灾下的抗火性能,对四边简支混凝土组合塑料模盒空心楼盖进行两次火灾试验。介绍了试验空心楼盖第一次受火试验及火灾后构件修复情况,重点介绍了加固修复后空心楼盖第二次火灾试验,描述了试验空心楼盖在两次受火下的破坏特征、变形和温度场分布规律,并进行分析和对比。研究结果表明:采用聚合物砂浆修复的空心楼盖在二次火灾作用下,第一次火灾受损较为严重的部位易产生爆裂脱落,从而降低了耐火极限;二次受火下楼盖内混凝土的温度峰值高于一次受火,且距离板底越近,两次火灾作用中温度峰值差值越大;试件在两次火灾作用下跨中处最大竖向位移基本相同,第二次受火作用后的残余位移小于第一次;采用聚合物砂浆对火灾后的空心楼盖进行修复,修复后的楼盖仍具有一定的抗火性能。     

Deflection and crack-width prediction of concrete beams reinforced with glass FRP rods

Concrete beams reinforced with fiber reinforced polymer (FRP) bars exhibit large deflections and crack widths as compared to concrete beams reinforced with steel due to the low modulus of elasticity of FRP. Current design methods for predicting deflections at service load and crack widths developed in concrete structures reinforced with steel bars may not be used for concrete structures reinforced with FRP bars. Thus, the ACI 440 Committee has provided design guidelines for concrete beams reinforced with FRP bars. Verification of the ACI 440 methods for predicting deflections and crack widths for glass fiber reinforced polymer reinforced concrete beams are presented in this paper. In addition, improvement to the crack width equation was suggested to account for 2 layers of reinforcement. This study shows that ACI 440.1R-01 can be effectively used to predict deflections in concrete beams reinforced with FRP bars and crack width in beams with one-layer FRP bars. However, when FRP bars are placed in two layers, ACI 440.1R-01 can be used after some parameters are modified. Six full concrete beams reinforced with different GFRP reinforcement ratios were load tested and the measured deflections and crack widths were analyzed and compared with those predicted by the proposed models. The experimental results compared well with those proposed by the model.     

GFRP筋加固混凝土板的试验分析

本文介绍了GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的试验室抗弯试验,描述了试件的受力～变形过程和破坏形态,对两种混凝土板的开裂荷载和极限荷载、挠度以及混凝土的应变进行了对比和分析。同时,对不同配筋率GFRP筋混凝土板进行了有限元模拟试验,探讨了配筋率对GFRP筋混凝土板刚度的影响,给出了GFRP筋混凝土板开裂后抗弯刚度的计算公式。     

GFRP筋混凝土短柱偏压性能试验研究

进行了3组玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋混凝土短柱偏心受压破坏试验,对GFRP筋混凝土偏心受压柱的破坏形态、侧向挠度、内部筋体应变与混凝土表面的应变等试验结果进行了分析。结果表明:GFRP筋混凝土柱的破坏形式为受压破坏,随着初始偏心距的减小,GFRP筋混凝土柱的承载力有增大趋势;GFRP筋作为受压筋与混凝土的协同作用良好,且试件加载时的初始偏心距越小,混凝土与GFRP筋的协同作用越好;GFRP筋有较好的抗压性能,作为受力筋应用到混凝土受压构件中有很大的优越性。