预应力CFRP筋粘结夹片式球面锚具的研制与试验

碳纤维增强塑料(CFRP)筋良好的工作性能使其可以代替传统的预应力钢筋,但相对滞后的锚固体系研究已成为影响其使用的关键原因。通过研制新型的CFRP筋粘结夹片式球面锚具,研制了3种不同尺寸锚具,共9组试件进行锚固性能试验。结果表明,在锚固国产光圆碳纤维增强塑料筋时,锚具锚固效率最大达到80.6%;对于粘结夹片式球面锚具,钢质套管长度和粘结介质的粘结性能是影响锚固性能的关键因素;球面锚具可以自动调整CFRP筋的中线与锚具锥孔中线,改变孔口的受力特性,减小孔口剪应力,提高锚固性能。     

内嵌CFRP筋加固混凝土试件的粘结性能试验研究

在内嵌筋材加固混凝土试件中,良好的粘结质量是保证加固效果的关键。通过对13根内嵌碳纤维复合材料(CFRP)筋的拔出试验,研究了内嵌加固的粘结剪应力、破坏模式、试验现象,分析了混凝土强度、开槽尺寸对粘结性能的影响。结果表明,粘结试件达到破坏荷载时,剪应力的最大值出现在距加载端100~200mm的范围内;当发生结构胶与混凝土界面破坏时,随着混凝土强度的增加,粘结强度增大;开槽尺寸对破坏模式的影响较大。研究结果为实际工程应用提供依据,具有一定的参考价值。     

埋入SMA对CFRP疲劳性能的影响

通过研究埋入形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）的碳纤维环氧树脂复合材料单向板的疲莩孽验，得知埋入SMA并加热激励后的单向板的剩余刚度、剩余强度、以及在特定应力水平下的疲劳寿命等抗疲劳性能指标有所改善。将它们与未埋入SMA的空白单向板的相应性能比较，发现埋入SMA并加热激励后的复合材料单向板的抗疲劳性得到很大程度的提高。     

CFRP筋复合型锚具静载测试及黏结应力分布

进行了CFRP筋复合型锚具静载试验,结果表明该复合型锚具可有效锚固单根为8mm的CFRP筋。通过测试钢管应变,结合公式计算得到了筋材表面黏结应力及其分布情况。该方法简单可靠,对该类型锚具尤其适用。极限状态下,M-7黏结应力分布与BBA模型吻合;M-1、M-2、M-3黏结应力分布与BBA模型不吻合,主要体现在加载端的黏结应力较大,明显高于BBA模型中的残余黏结应力。分析了夹片长度、黏结材料、夹持位置对锚固性能、破坏形式、黏结应力的影响,为同类型大吨位锚具结构的设计提供了依据。     

FRP筋与混凝土粘结性能的试验研究及数值模拟

研制加工了一种新型的螺纹状表面粘砂复合材料(FRP)筋,通过对称拉拔试验,对FRP筋与混凝上的粘结机理、破坏机理、粘结强度和滑移性状进行了较为深入的研究.研究结果表明,该螺纹状表面粘砂FRP筋粘结力仍然由摩擦力和机械咬合力提供,但相对而言,摩擦力起主要作用.其破坏机理不是由于FRP筋的外缠肋发生损坏或者与核心处FRP发生剥离.而是FRP筋表面螺纹凸起部分与核心处FRP筋发生剪切滑移,表面粘砂层研磨成粉状,成纵向剪切破坏.荷载-滑移曲线(P-s曲线)在达到峰值点以后下降段比传统螺纹状钢筋平缓,效果更好.与混凝土的粘结强度略低于螺纹钢筋,但明显大于光圆FRP筋.最后,利用ANSYS有限元软件对螺纹状表面粘砂FRP筋混凝土试件进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,可以得到较为准确的极限状态值,能够用来较为准确的模拟粘结滑移的受力过程.     

部分预应力部分粘结CFRP筋预应力混凝土梁受弯性能的试验研究

在国内首次提出了"部分粘结"的新概念,进行了9根部分预应力部分粘结的碳纤维塑料筋(CFRP筋)与环氧树脂钢筋混合配筋混凝土粱的静栽试验,对其受力过程、破坏形态、荷载-挠度特性、延性性能、预应力度的影响等进行了分析.试验结果显示,采取部分粘结及混合配筋的模式有利于改善cFRP筋预应力混凝土梁的受力性能,对CFRP筋混凝土梁的设计计算理论具有重要的参考价值.     

GFRP筋与混凝土粘结性能试验研究

基于40个试件的试验,对GFRP筋试件和钢筋试件的粘结破坏进行了研究。试验结果表明,拔出端存在明显的应力集中现象;两种试件的破坏粘结强度接近,仅与混凝土的极限拉应力有关;破坏过程中GFRP试件比钢筋试件表现出了更好的延性。本文提出了筋材的混凝土保护层临界厚度确定公式,考虑了影响临界厚度的主要因素:即筋材粘结强度、混凝土单轴抗拉强度和筋材直径,建议GFRP筋混凝土保护层厚度不能简单采用钢筋混凝土的,即应通过试验提出合理的取值。     

CFRP加固钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能的有限元分析

本文采用数值模拟方法,利用有限元软件ANSYS对CFRP加固钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能进行了分析,研究了钢筋混凝土梁的疲劳机理,得出了CFRP加固钢筋混凝土梁疲劳寿命的提高程度.研究结果表明,采用CFRP加固钢筋混凝土梁能大幅提高其疲劳寿命,并对实际工程起到了一定的指导意义.     

BFRP筋碱激发混凝土粘结性能试验研究与数值模拟

玄武岩纤维增强复合筋(BFRP筋)碱激发混凝土为海洋环境下混凝土的耐久性提供安全保障。在其中心拉拔试验的基础上,采用分离式模型,运用ABAQUS有限元软件进行粘结滑移性能数值模拟与分析。通过试验数据,得出适用于BFRP筋碱激发混凝土的粘结滑移本构模型以及碱激发混凝土的塑性损伤模型,构建了基于非线性弹簧单元的数值模型,试验结果与计算结果吻合程度较好,验证了模型的准确性。试验与模拟结果表明:粘结长度为2.5d、5d(d为BFRP筋直径)的试件均发生筋材拔出破坏,粘结长度为10d的试件均发生劈裂破坏;BFRP筋与碱激发混凝土之间的粘结应力分布并不均匀,随着粘结长度和筋材直径的增大,极限粘结强度逐渐减小;当BFRP筋直径d=12 mm,粘结长度为2.5d、5d和10d的碱激发混凝土试块极限粘结强度分别为13.92 MPa、13.56 MPa和12.60 MPa,较相同粘结长度的普通混凝土试件,其极限粘结强度分别提高6.58%、10.97%和9.76%。     

复合材料筋混凝土的粘结滑移关系及锚固性能研究

复合材料(FR P)筋与混凝土的粘结滑移关系是两者之间粘结性能的综合反映。根据有关研究成果和钢筋混凝土原理,并基于19个对拉试件和9个拔出试件的试验结果,详细分析了FRP筋与混凝土间粘结应力的组成、粘结滑移关系及工作机理、粘结应力分布规律、粘结强度以及有关影响因素,旨在给工程中设计、应用和推广FRP筋混凝土结构提供一些帮助。     

碳纤维复合材料筋在不同锚固填料中的锚固性能试验研究

为了分析对比不同锚固填料的锚固效果,需要寻求一种更好的粘结介质以提高CFRP筋粘结式锚具的锚固性能。本文主要针对环氧树脂型锚固填料,采用四种不同环氧型锚固填料,对不同长度和锥段倾角的锚具进行灌锚,并进行了静载拉伸试验研究。试验结果表明:1采用Lica型建筑粘结胶对CFRP筋进行锚固,锚固长度至少需要达到50倍筋材直径;2Wirelock在固化过程中发生了收缩,不可用于直筒型锚具,当锚具内壁有了3°锥角后,Wirelock可以锚固住碳纤维复合材料筋;3冷铸填料高温固化过程中容易导致筋材的强度下降至原有强度的78.87%左右;4环氧树脂砂浆用于锚固碳纤维复合材料筋材,锚固长度需要达到40倍筋材直径;5相同条件下,四种锚固胶在锚具内部的变形程度为Lica型建筑粘结胶最大,环氧树脂砂浆次之,然后是冷铸填料,Wirelock钢丝绳胶水的变形程度最小。     

碳纤维筋锚固性能试验研究

为了改善CFRP筋粘结型锚具的锚固性能,通过静载试验研究了粘结介质、CFRP筋不同表面形状、锚固长度、锚固端处理方式对锚固性能的影响。结果表明,在其它条件相同的情况下,环氧结构胶对CFRP筋的锚固性能较好,膨胀混凝土较差;CFRP筋的表面形状显著影响其锚固性能;CFRP筋锚固端环氧胶膜粘石英砂对锚固性能最好,环氧树脂粘砂次之,打磨处理最差;5mm和7mm光圆筋,建议进行环氧胶膜粘砂,锚固长度为250mm时,锚固效果最佳;8mm和16mm螺纹筋,环氧树脂粘砂,在锚固长度为250mm、330mm时,可使材料充分发挥性能。     

碳纤维复合材料拉索锚固系统力学行为研究进展

对CFRP筋材锚固系统力学性能的研究进展进行了综述.重点介绍了近几年该领域的研究成果,其中包括试验研究和数值仿真研究.对当前研究进展进行了评述并给出了一些观点:指出夹片锚不能充分发挥CFRP筋材的强度,提出建立逐渐损伤强度分析方法,对夹片部位筋材的逐渐损伤破坏过程与强度进行分析预测;为了加速推广CFRP筋材的工程应用,需要对CFRP筋锚固系统的疲劳性能与应力松弛性能开展深入研究;提出了一种新型CFRP拉索结构,更有利于CFRP拉索的锚固与盘卷.最后对CFRP拉索在应用中有待于解决的一些问题进行了展望.     

玻璃纤维增强塑料夹砂管涵疲劳性能试验研究

模拟涵洞受力状态下的玻璃钢夹砂管进行室内疲劳试验,试验研究表明,玻璃钢夹砂管管涵经250万次疲劳加载后,承载力和环刚度降低不显著,没有发生分层开裂和脆断,完全符合公路涵洞实际应用要求。在室内疲劳试验基础上,提出了符合公路规范的玻璃钢夹砂管疲劳寿命的预测公式,并分析了影响玻璃钢夹砂管疲劳性能的因素,为玻璃钢夹砂管在公路涵洞推广使用中的耐久性设计提供了可靠的分析基础。     

酸性染料染锦纶用匀染剂性能检验方法探讨

探索新的匀染剂性能检验方法,并用电脑测配色技术和数学计算方法把检测结果量化,结果表明：总不均度小于0．3,匀染剂性能很好;总不均度在0．3－0．6以内,匀染剂性能一般;总不均度大于0．6,匀染剂的性能很差,跟不添加匀染剂染色的效果一样。与常规的检测方法进行对比,新方法能更快速、直观、有效地检验匀染剂的性能好坏。     

CFRP加固RC梁的抗疲劳与防腐蚀效用

总结分析了腐蚀混凝土梁用FRP片材加固后的疲劳特性.共10根梁试件,其中1个梁未加固未腐蚀作为标准梁;3个梁进行腐蚀但未加固;3个腐蚀梁用GFRP布U型加固;3个梁受拉区用CFRP布进行抗弯加固,同时用GFRP布U型固定.当纵筋腐蚀到5.5%后,用FRP加固.FRP加固后,一些梁立即进行疲劳试验使其破坏,一些梁再进行第二次腐蚀以研究CFRP加固对梁抗腐蚀耐久性的影响.腐蚀坑使钢筋疲劳寿命明显下降.用U型FRP包裹RC梁不能明显改善梁的疲劳性能;但用CFRP加固梁受拉区,可显著提高梁的疲劳性能.预应力加固降低了梁中纵筋应力幅,疲劳寿命随预应力水平的增大而提高,预应力加固使梁的疲劳寿命明显提高.     

纳米羟基磷灰石材料的制备与性能测试

以饱和氢氧化钙上清溶液、磷酸为主要原料，在室温，pH值为9，反应时间6小时条件下，采用共滴定法制备纳米级羟基磷灰石，并通过XRD、TEM、IR检测等测试手段对材料进行分析表征。结果表明：材料中的羟基磷灰石为类似于自然骨矿物相结晶度低的含微量碳酸根的纳米晶体，制备的六方晶型纳米羟基磷灰石长轴约为80nm，短轴约为30nm，粒径均匀且分散性较好。     

纤维增强复合材料疲劳性能的温度效应

纤维增强复合材料(FRP)因其轻质高强、耐腐蚀等突出优势受到广泛的关注,但其疲劳性能受材料特性、环境条件和载荷条件影响较大。基于唯象学刚度退化理论,研究了FRP材料的疲劳性能在不同温度和应力水平下的变化规律,推导了FRP材料基于温度变化的刚度退化和疲劳寿命预测等效模型,并在已有试验数据基础上对该模型进行了验证,并将之应用于E型玻璃纤维平纹编织层状材料的疲劳性能预测。结果表明:该模型能有效预测FRP材料的刚度退化规律和等效剩余疲劳寿命;FRP材料疲劳性能的温度效应明显,其影响程度甚至可能超过应力幅的影响。     

碳纤维船用螺旋桨叶片疲劳性能试验研究

在船用可回转推进器结构设计方案的基础上,完成了碳纤维复合材料叶片的设计制造。结合计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,简称"CFD")方法获得了复合材料螺旋桨叶片的等效最大设计载荷,最后通过设计相应的试验装置对复合材料叶片进行了疲劳寿命与剩余强度的试验。研究结果表明,在经过百万次疲劳载荷作用后,叶片无肉眼可见损伤,叶片的剩余强度远大于极限载荷,该复合材料螺旋桨叶片的材料结构设计与制造工艺满足工程使用要求。