碳/玻混杂纤维筋混凝土梁抗弯性能的试验研究

纤维增强塑料（FRP）筋作为一种钢筋的替代品在土木工程中应用日益广泛。本文针对单一纤维的FRP筋存在造价高、延性较差和弹性模量低等问题，开展了碳／玻混杂纤维复合材料筋生产工艺及其增强混凝土梁的抗弯性能的试验研究。文中列出了三种不同配比的碳／玻混杂纤维（HFRP）筋的性能指标，并给出增强混凝土梁的抗弯刚度计算模型。     

FRP筋异强混凝土叠浇梁挠度与延性研究

为提高纤维增强聚合物(FRP)筋异强混凝土叠浇梁的抗弯性能与延性,研究了钢纤维掺量、钢纤维混凝土叠浇层厚度对FRP筋异强混凝土叠浇梁的影响。以钢纤维体积掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)与钢纤维混凝土叠浇层厚度(0 mm、180 mm、210 mm、300 mm)为变量,对6根FRP筋异强混凝土叠浇梁进行三分点弯曲试验,并对试验梁的破坏过程、破坏形态、裂缝宽度以及跨中挠度进行分析。研究结果表明：钢纤维的掺入改善了FRP筋异强混凝土叠浇梁的受力性能,使其由脆性破坏向延性破坏发展;随着钢纤维掺量、钢纤维混凝土叠浇层厚度的增加,FRP筋异强混凝土叠浇梁的极限承载力提高了9%～33%,抗弯性能提升了4%～21%,延性提升了22%～89%。基于试验与理论分析,建立了钢纤维作用下的FRP筋异强混凝土叠浇梁挠度计算公式与延性评价方法。     

基于细观力学的延性构件的设计

本文阐述了依据细观力学原理设计高性能纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC)的原则。普通钢筋或FRP筋混凝土构件需设置大量的箍筋保证延性。HPFRCC强度较高，受拉和受剪时延性较好，作为基体配置钢／FRP筋后，与相同配筋条件的混凝土梁相比，承载力和延性均提高。     

FRP筋混凝土结构的研究现状分析

近年来,国内外就FRP筋自身的力学特性以及FRP筋混凝土结构的力学性能开展了大量研究。FRP筋耐久性能、FRP筋与混凝土的粘结机理、FRP筋混凝土梁和柱的受力性能、FRP筋混凝土柱和框架的抗震性能是目前研究的主要方向。现有研究表明:大部分受弯构件中使用FRP筋作为纵向受拉筋能充分发挥其抗拉性能,但结构易发生脆性破坏,现有规范的计算方法不适用于该类构件的计算;FRP筋替代钢筋作为柱中主要受力筋会导致抗压强度和延性不如普通钢筋混凝土柱;纤维改性混凝土能够显著提高FRP筋混凝土构件的延性,FRP筋和钢筋的混合配筋柱的抗震性能要明显优于FRP筋柱。下一步研究中,应建立可靠的FRP材料及构件的耐久性测试和评估方法;改善FRP筋与混凝土,尤其是改性混凝土之间的粘结性能;完善现行规范中FRP筋承载力计算方法;建立FRP筋构件抗震设计体系。     

纤维增强塑料筋混凝土黏结强度影响因素研究综述

随着时代的发展,钢筋混凝土结构的应用已经得到广泛推广,但钢筋腐蚀问题也日益突出。国内外学者对纤维增强塑料(FRP)筋作为钢筋替代材料在混凝土的应用试验研究中,取得了一定成果,对FRP筋混凝土黏结强度影响因素规律进行总结归纳,为将来FRP筋的生产制作及FRP筋混凝土结构应用提供参考。     

BFRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯性能试验研究

设计制作10根梁,包括1根玄武岩纤维(BFRP)筋混凝土梁、1根钢筋混凝土梁以及8根BFRP/钢筋混合配筋混凝土梁。通过试验研究了高配筋率及低配筋率下不同配筋面积比对混合配筋混凝土梁受弯性能的影响,分析其承载力、破坏形态、变形性能、裂缝发展及延性性能,并与BFRP筋混凝土梁以及钢筋混凝土梁进行了对比。结果表明,BFRP/钢筋混合配筋梁的破坏形式包括两种:高配筋率混合配筋梁钢筋屈服后受压区混凝土压碎;低配筋率混合配筋梁则在钢筋屈服后BFRP筋被拉断,梁发生脆性破坏。混合配筋混凝土梁荷载-挠度曲线表现出以试件开裂和钢筋屈服为转折点的三线性特征。混合配筋混凝土梁极限承载力稍低于BFRP筋混凝土梁,但高于钢筋混凝土梁,且随着配筋面积的增加而增加。混合配筋混凝土梁的延性系数均比钢筋混凝土梁大,且配筋率越低,配筋面积比越大,延性系数越高。要满足结构抗震设计规范要求,建议配筋面积比不小于0.6。     

全FRP筋混凝土梁斜截面承载力研究进展

纤维增强复合材料(FRP)作为混凝土结构的新型高性能增强材料,受到了国内外土木工程界的广泛关注。全FRP筋混凝土梁斜截面受剪承载力的计算需要考虑FRP纵筋和FRP箍筋的特殊影响。在大量试验研究的基础上,各国规范均提出了全FRP筋混凝土梁斜截面承载力的计算公式,其中包括中国规范(GB 50608—2010)、日本规范(JSCE 1997)、英国规范(BISE 1999)、意大利规范(CNR-DT 203/2006)、美国规范(ACI 440.1R-06)、加拿大规范(CSA.S 806-12)。用这6种规范所提供的计算模型分别计算33根试验梁的斜截面承载力,并与试验结果作对比,以此评价这些方法的可靠性。     

FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究进展

与普通钢筋相比,FRP筋具有轻质高强、耐腐蚀性能好等优点,但是FRP筋弹性模量较低、为线弹性材料、破坏时脆性大等特性限制了其在混凝土柱,特别是在地震地区结构工程中的应用。介绍了国内外关于FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究成果,其中包括试验研究和数值模拟研究。国内外研究表明,FRP筋取代钢筋应用于混凝土柱、混凝土框架及其节点是可行的。通过适当配置FRP筋,保证其在弹性范围内工作,则FRP筋混凝土结构能够获得较大的延性和变形能力。最后建议研究FRP筋混凝土柱的破坏模式、抗剪承载力计算、延性评价和设计理论等。系统研究FRP筋混凝土柱基本理论和设计方法具有重要的理论意义和实用价值。     

FRP筋海水海砂混凝土研究现状综述

海砂混凝土和纤维增强复合材料筋（FRP筋）的组合应用是避免传统钢筋混凝土结构锈蚀破坏的有效途径。该文介绍了FRP筋、海砂混凝土、海水海砂混凝土和FRP筋海水海砂混凝土的研究现状和应用情况,指出FRP筋海水海砂混凝土尚需研究的问题。FRP筋海水海砂混凝土的研究和应用,能为我国沿海建筑用砂紧缺和岛礁建筑等海洋开发提供新的建设思路。     

预应力FRP筋混凝土梁的非线性有限元分析

FRP作为一种新型高性能的结构材料,具有轻质、高强和抗腐蚀等特点,在土木工程中是一种具有发展前景的新型预应力筋用材.本文详细介绍了有限元软件ANSYS对预应力FRP筋混凝土梁的建模过程,并且将分析结果与体内有粘结和体内无粘结预应力FRP筋混凝土试验梁的试验结果进行了比较,验证了模型的可靠性.     

Numerical modelling of carbon fibre‐reinforced polymer and hybrid reinforced concrete beams in fire

Investigation on the fire resistance of fibre‐reinforced polymer (FRP) reinforced concrete (RC) is essential for increased application of FRP bars in the construction industry. Experimental tests for determining the fire resistance of RC elements tend to be expensive and time‐consuming. Although numerical models provide an effective alternative to these tests, their use in case of FRP RC structures is hindered because of the insufficient constitutive laws for FRP bars at elevated temperatures. This paper presents the details of a numerical modelling work that was carried out for simply supported carbon FRP (CFRP) and hybrid (steel‐FRP) bar RC beams at elevated temperatures. Constitutive laws for determining temperature‐dependent strength and stiffness properties of CFRP bars are proposed. Numerical models based on finite element modelling were employed for the rational analysis of beams using the proposed constitutive laws. The behaviour of concrete was simulated by means of a smeared crack model based on the tangent stiffness solution algorithm. The employed numerical models were validated against previous experimental results. The theoretical rebar stresses were calculated in both the FRP and steel bars, and the differences are discussed. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

FRP板加固钢筋砼梁正截面强度分析

根据平面假设对外贴纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁进行了弹塑性变形全过程分析,分析了不同配筋率情况下,加固率与极限弯矩、极限曲率的关系.结果表明:外贴FRP材料可以提高钢筋混凝土梁的极限承载力,但开裂前对钢筋混凝土梁的受力性能影响很小.对于较小的配筋率的钢筋混凝土梁,根据加固率的不同,可能发生FRP板拉断的破坏模式,也可能发生压区混凝土压碎的破坏模式.但对于较大配筋率的钢筋混凝土梁,不管加固率的大小,均不可能发生FRP板拉断的破坏模式.加固效果对相对小配筋率的梁更显著,随着配筋率及加固率的增加,加固钢筋混凝土梁的极限抗弯能力的增加率逐渐减小.     

混凝土梁嵌粘混合FRP筋弯曲性能试验研究

分别在钢筋混凝土简支梁和连续梁的受弯区、负弯矩区表层嵌粘不同FRP筋材进行加固,进行单调加载弯曲试验,研究不同初始荷载、FRP筋种类对简支梁、连续梁嵌粘FRP筋后的特征荷载、应变、变形等的影响程度,记录加载过程中梁体裂缝扩展情况。结果表明:不同FRP筋混合嵌入加固混凝土梁,可显著提高简支梁、连续梁的抗弯承载力,改善使用阶段性能,与单一FRP筋材嵌粘加固相比,裂缝分布特征相似,延性更佳;在初始荷载未完全卸除时,混凝土梁表层嵌粘不同FRP筋的加固效果略逊于无初始荷载作用下的加固梁,不过效果仍比较理想,建议实际工程中尽可能卸除外部荷载后再进行嵌粘混合FRP筋加固。     

结构混杂GFRP棒拉伸力学性能试验测试

本文提出了一种结构混杂的工艺制造GFRP,以改善材料的脆性,并对其进行了拉伸及破坏试验,试验结果表明,结构混杂GFRP棒的拉伸应力一应变曲线呈现出双线性特征。     

An Investigation of Interfacial Stresses in Reinforced Concrete Beams Using FRP Laminates

Reinforcement of reinforced concrete (RC) beams against bending through utilization of bonded fibre-reinforced plastic (FRP) laminates has been accepted as an effective method of strengthening. In this study, the effects of FRP reinforcement over the parameters of interfacial stresses in reinforced concrete beams were examined both experimentally and numerically. Essentially, the main goal of the study was to investigate quantitatively the behaviour of the RC beams strengthened with adhesively bonded FRP. In order to achieve this goal, an experimental study was initially carried out. Afterwards, the ANSYS® WB finite element program was employed to model and analyze the RC beams externally bonded to FRP. The obtained results are expected to demonstrate the main characteristics of interfacial stress distributions inside beams strengthened with FRP. The evaluation of interfacial stresses provides the basis for understanding the main characteristics in such beams and for developing suitable design rules.     

纤维增强塑料板在日本砼结构加固工程中的应用

介绍日本纤维增强塑料(FRP)的基本性能和FRP板用于砼梁、柱和隧道衬砌方面的加固应用情况,简要讨论了该类结构的基本破坏模式,旨在推动FRP在我国砼结构加固工程上的应用。     

土木工程用FRP筋的耐久性研究进展

纤维增强塑料(FRP)筋作为一种钢筋替代材料在土木工程中应用日渐广泛。本文对FRP筋在多种环境条件下的耐久性问题的国内外研究进展进行了综述,重点讨论了温度、湿度、酸、碱、盐溶液等环境作用下FRP筋的耐久性及模拟加速环境作用对FRP筋与混凝土界面粘结性能的影响。结果表明,上述环境作用对FRP筋及其与混凝土界面粘结性能的耐久性都有不同程度的影响。另外,本文还给出Fares E.Tannous等人建立的FRP筋在盐、碱溶液侵蚀作用下的耐久性预测模型,并对今后FRP筋的耐久性研究趋势作了展望。     

Effect of adhesive type on Strengthening-By-Stiffening for shear-deficient thin-walled steel structures

Strengthening-By-Stiffening (SBS) is a novel technique whose purpose is to improve structural strength by stiffening buckling-prone regions in thin-walled steel structures using pultruded composite sections. A proof of concept study showed that SBS can achieve gains in shear strength of up to 56% using glass fiber reinforced polymers (GFRP) sections. This paper presents experimental results showing the effect of adhesive type on the efficiency of SBS for shear-deficient thin-walled steel beams. Specimens strengthened with two adhesive types were tested; a generic type (Type I) that is typically used for FRP-strengthening of concrete structures and a relatively new type (Type II) that is particularly promoted for steel structures. Like most FRP-strengthened structures, a debonding failure mode was observed for SBS specimens strengthened using adhesive Type I. Conversely, specimens strengthened using adhesive Type II did not fail by debonding, but rather by buckling of the smaller (less slender) shear panels. The resulting ductile failure mode is uncommon for FRP strengthening techniques and can lead to new applications of FRP strengthening for steel structures that were not possible using more brittle adhesives with lower capacity to absorb inelastic energy.