CFRP-PCPs复合筋混凝土柱偏压柱受力性能的试验研究

通过15根碳纤维预应力棱柱体复合筋(Carbon Fiber Reinforced Plastics Prestressed Concrete Prisms,简称"CFRPPCPs复合筋")混凝土柱进行偏心受压试验,考虑相对偏心距、复合筋配筋率、CFRP筋张拉控制应力和普通钢筋配筋率4个变化参数对复合筋混凝土柱受力性能的影响。观察了试件的受力过程及破坏形态,获取了试件开裂荷载、极限承载力、荷载-侧向变形曲线等重要数据,分析了4个变化参数对CFRP-PCPs复合筋混凝土柱偏心受压作用下的开裂荷载和极限承载力的影响规律。研究结果表明:CFRP-PCPs复合筋混凝土偏压柱与普通钢筋混凝土偏压柱的受力过程及破坏形态相似,试件的开裂荷载和极限承载力均随相对偏心距的增大而降低;提高CFRP筋张拉控制应力、增大复合筋配筋率和普通钢筋配筋率均能有效提高CFRP-PCPs复合筋混凝土柱的开裂荷载和极限承载力。     

包裹方式及条带间距对BFRP-PVC管自密实再生混凝土短柱力学性能的影响研究

通过对27根不同包裹方式和条带间距的BFRP-PVC管自密实再生混凝土短柱进行轴压试验,研究纤维布包裹方式和条带间距对BFRP-PVC管试件柱的承载力、变形能力以及破坏形态的影响。试验结果表明,在纤维布粘贴总层数相同的情况下,里层全裹试件柱的强度提高率和变形能力明显优于全部条带间隔粘贴的试件柱,其中Z1BS系列柱的强度提高率比Z2BS系列柱的强度提高率更高;条带环箍间距对于试件的强度提高率有一定的影响,影响程度与里层纤维布包裹方式有关;就变形能力而言,BFRP-PVC管试件短柱优于PVC管混凝土短柱,里层全裹纤维布短柱优于全部条带间隔方式包裹的短柱,Z2BS系列试件优于Z1BS系列试件。     

GFRP-珊瑚礁混凝土柱偏心受压承载性能及弯曲延性分析

为研究偏心距、配箍率对玻璃纤维复合材料(GFRP)筋珊瑚礁混凝土柱偏心受压承载性能和弯曲延性的影响,对5根珊瑚礁混凝土柱进行偏心受压试验,研究偏心距对试件承载性能、GFRP纵筋应变、混凝土应变、竖向位移及柱中挠度的影响。基于上述5组偏心距,采用ANSYS软件建立15根珊瑚礁混凝土柱模型,即每组偏心距下分别设计0.375%(箍筋间距分别为100、75、50 mm,下同)、0.500%、0.750%三种配箍率构件。最后,提出构件弯曲延性、截面曲率的计算方法。结果表明：随着偏心距增加,构件的承载力减小,受压侧GFRP纵筋应变增长速度减小;配箍率的增加不仅提高了试件承载力,同时减小了柱中挠度。构件承载力及弯曲延性的理论计算值同ANSYS软件模拟结果吻合良好。     

新型玄武岩FRP布加固混凝土结构性能试验

为研究新型玄武岩纤维增强复合材料(FRP)布加固混凝土圆柱结构性能,制作了12根试件并进行轴心受压试验,通过改变不同粘贴层数,分析了混凝土柱承载力、延性的变化,以及玄武岩FRP布约束混凝土作用机理。结果表明,粘贴玄武岩FRP布加固结构,可以有效改善结构的力学性能,提高混凝土极限强度和极限应变,提高加固墩柱的承载能力;随着玄武岩FRP布层数增加,混凝土的延性得到较大改善,外贴1~3层玄武岩FRP布加固时,混凝土柱的延性提高幅度约为30.9%~80.7%;玄武岩FRP布约束力主要是在混凝土受压后达到屈服应力时产生;采用玄武岩FRP布进行结构加固,并不是粘贴层数越多加固效果越好。     

玄武岩筋混杂钢纤维混凝土短柱偏压试验与理论计算

将废旧钢纤维以75％的比例替换工业钢纤维制得混杂钢纤维混凝土.通过对5根玄武岩筋(BFRP筋)混杂钢纤维混凝土短柱进行偏心受压试验,研究不同类型钢纤维和不同偏心距对短柱承载力及破坏形态的影响.在此基础上对玄武岩筋混杂钢纤维混凝土短柱进行理论受力分析,提出玄武岩筋混杂钢纤维混凝土短柱极限承载力计算方法.试验结果表明,玄武岩筋混杂钢纤维混凝土短柱在不同偏心距作用下,与普通钢筋混凝土柱小偏心受力过程和破坏形态相似,均由受压区混凝土压碎引起短柱破坏,偏压柱极限承载力理论计算值与试验值符合较好.     

截面尺寸对CC+CFRP共同约束钢筋混凝土方柱受力性能的影响

截面尺寸对于碳纤维增强复合材料(CFRP)约束柱的性能具有重要影响,鉴于CFRP在特殊环境中的耐久性问题,提出了碳纤维布与混凝土帆布(CC)联合加固方式,通过两种加固方案(CFRP加固和CFRP+CC共同加固)的矩形钢筋混凝土方柱轴压试验,研究了不同截面尺寸对混凝土方柱轴向受压承载力的影响,分析了加固后混凝土方柱的破坏形态和延性.结果表明:随着柱截面尺寸的增大,试件的持荷平台变小,截面应力、应变和延性系数均减小;CC+CFRP复合加固柱的承载力和延性较CFRP加固对照组均得到提高,破坏形态也得到明显改善.     

碳纤维加固钢筋砼柱承载力的影响因素研究

利用试验数据验证,建立一个有效、精确的有限元模型,使用ANSYS软件计算CFRP加固间距、层数、柱的截面尺寸及长细比的变化对碳纤维加固钢筋砼柱极限承载力的影响.结果表明,在加固层数相同时,柱的承载力随加固间距的增大而减小;应力随着CFRP布层数的增多而提高,CFRP加固层数较少时应力提高幅度相对较大,其极限加固层数为5层,超过此层数则CFRP利用率将变小;在短柱的范围内,CFRP加固后混凝土柱的最大轴向应力的计算结果十分相近,并不随着柱长细比的增加而变化较大;柱尺寸的变化对CFRP约束效果的影响较明显,约束后混凝土柱的承载力提高幅度随着尺寸的增大而减小.     

胶粘剂在地下管廊施工中纤维锚杆的应用研究

为了提高地下管廊施工中纤维锚杆的稳定性和安全性,研究了胶粘剂种类和厚度对碳纤维复合锚杆剪切性能的影响,通过基于界面断裂能计算方法得到了界面极限承载力并与实测值进行了对比。结果表明,在相同粘结层厚度时,采用Tc的胶粘剂试件的界面极限承载力都高于T1胶粘剂试件;随着粘结层厚度增加,Tc为胶粘剂时试件的极限承载力平均值逐渐增大,而T1为胶粘剂时试件的极限承载力平均值逐渐减小。最优碳纤维锚杆粘结层厚度都为1mm。粘结层厚度对试件的刚度影响较小,弹性模量更大的胶粘剂可以为粘结试件提供更大的剪切刚度,而弹性模量较小试件的协调变形能力更强。碳纤维复合锚杆的极限承载力测试结果与基于界面断裂能的预测结果较好吻合。研究结果可为碳纤维复合锚杆的极限承载力预测提供参考。     

BFRP混合加固预损偏心受压短柱试验研究

通过对5根预损短柱采用不同加固方式和1根对比柱进行偏心受压试验,研究了不同BFRP加固方式各柱的破坏过程、极限承载力;对比分析了不同加固方式纵向受力钢筋、玄武岩纤维筋、混凝土、玄武岩纤维布的应力-应变及荷载-挠度关系。研究结果表明,单独采用BFRP筋嵌入式加固钢筋混凝土偏心受压短柱效果不明显,而采用嵌入式BFRP筋和外包BFRP布混合加固效果更为理想,表现出一定的复合加固效应。在试验研究的基础上,根据本文的基本假定进行了承载能力计算并给出了简化设计方法,可为定量分析研究提供参考。     

浅析碳纤维布加固砌体结构新技术

碳纤维又称碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)广泛应用混凝土结构加固技术,而粘贴碳纤维布对砌体结构进行加固仍处于试验研究的初始阶段。粘贴碳纤维布加固是提高砌体结构抗剪承载力和延性的非常有效的办法。本文主要介绍碳纤维布加固砌体结构的工作原理,施工步骤,总结了碳纤维布加固技术的优点,通过试验进一步探究碳纤维布在受剪构件中的力学性能。     

预应力钢带加固混凝土圆柱轴压性能试验

通过32个加固柱及4个对比柱试件的轴压性能试验,研究了钢带间距、层数对承载力及变形能力的影响。试验结果表明,混凝土圆柱试件经预应力钢带加固后,不仅可以提高柱的轴压承载力,还能使加固柱具有良好的变形能力,可有效改善其轴压性能。在试验研究的基础上,分析了预应力钢带加固混凝土柱轴压受力机理,提出了预应力钢带加固混凝土圆柱极限强度模型,计算值与试验值吻合程度较好。     

短纤维层间增强碳纤维复合材料层板的力学研究

以斜纹3k T300碳纤维布、环氧树脂和0.3~0.5 mm短切碳纤维为主要实验原料,使用短切纤维铺放装置将短切碳纤维定量铺放在碳纤维布表面,并铺层得到5块层间短切纤维增强的预制体,每块预制体含8层碳纤维布且每块预制体层间短切碳纤维铺放面密度分别为5,10,20,30,40 g/m2,并增设一块层数为8层、层间不含短切纤维增强的预制体作为对照组。采用真空辅助树脂灌注成型方式浸渍预制体后高温固化,得到层间含不同面密度短切纤维的碳纤维复合材料层合板,研究了不同面密度短切纤维含量对碳纤维复合材料层合板拉伸、弯曲以及层间剪切强度的影响。研究结果表明,当短切碳纤维铺放面密度为5 g/m2时,复合材料层板的拉伸、弯曲强度最好,在5~40 g/m2范围内,复合材料层板的层间剪切强度随短切碳纤维铺放面密度的增大而增大。     

复合材料-木塑组合柱轴心受压性能试验研究

以木塑复合材料、无碱玻璃纤维织物以及不饱和聚酯树脂为原料,采用真空导入工艺制造复合材料-木塑组合柱。对该组合柱进行轴心受压试验,得到其失效模式、承载力以及纵向变形等力学行为。试验结果表明:复合材料-木塑组合柱在轴压荷载作用下,主要破坏模式为轴向受压破坏,且在复合材料面层出现横向裂纹;组合柱极限承载力随着截面尺寸的增加而显著提高,而且组合柱具有良好的延性。采用考虑组合效应的分析方法对该组合柱的轴压承载力进行预测,结果表明当组合系数取0.3时,理论计算结果与试验结果吻合较好。     

端部增强方式对CFRP管轴压力学性能的影响

端部局部破坏严重制约CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)管轴压承载力的发挥,对采用金属加强箍-金属端帽增强与碳纤维-金属内衬增强两种端部增强方式的CFRP层合管进行了轴压试验,得到了试件受力过程和破坏形式。基于Hashin失效准则,利用有限元模型分析两种端部增强方式下CFRP管首层失效模式和承载力,并解释了增强机理。研究表明:与未施加端部增强的试件相比,端部增强可改变试件失效模式并提高承载力;端部增强时,外部增强约束刚度不宜过大,增强件与试件较大的刚度差会导致变形不一致,易在增强端边缘处发生剪切破坏;采用碳纤维-金属内衬的端部增强方式可有效防止端部发生"开花式"破坏和剪切破坏,可使层合管发生整体破坏,轴压承载力提高了46.37%。     

纤维聚合物筋混凝土梁正截面承载力的计算方法

以3根粘砂碳纤维聚合物筋混凝土梁和2根粘砂玻璃纤维聚合物筋的试验为依据,分析了纤维聚合物筋混凝土梁的挠度变形和破坏形式,以及界限配筋率和正截面承载力;并结合我国混凝土结构设计规范对梁的正截面承载力计算公式进行了推导。试验结果表明:该公式可以用来对纤维聚合物筋混凝土梁的正截面承载力进行预测。     

玄武岩纤维混凝土板冲切试验与承载力分析

为探究玄武岩纤维对混凝土板抗冲切性能的增强效果,基于我国现行规范对此类构件冲切承载力计算方法提出修正建议。以纤维体积掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%)与纤维长度(12 mm、18 mm)为变量,对7个混凝土板试件进行冲切试验,研究各参数对试件极限承载力的影响,建立经试验验证的有限元模型并进行扩参数分析。结果表明:玄武岩纤维混凝土板的极限承载力随体积掺量的增加呈先增大后减小的趋势,掺入长度为12 mm、18 mm的玄武岩纤维的试件较对比试件冲切承载力提升显著,最大提高幅度分别为40.9%和37.3%;纤维长度为12 mm,体积掺量为0.4%时,对混凝土板的抗冲切性能改善效果最佳。我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)的冲切承载力计算值较试验结果偏于保守,考虑玄武岩纤维阻裂作用对临界截面周长的影响,对规范中的冲切承载力计算公式进行修正。     

钢管玄武岩纤维混凝土短柱轴心受压承载能力试验研究

钢管混凝土短柱是工程中的常用构件,其核心混凝土的性能对钢管混凝土承载能力有较大影响,为了研究玄武岩纤维混凝土对钢管混凝土受力性能的影响,采用钢管混凝土和钢管玄武岩混凝土短柱轴心受压对比试验,结果发现,在相同条件下,钢管玄武岩纤维混凝土短柱轴心受压承载能力均大于普通钢管混凝土短柱,最大提高率10.1%,承载能力提高率随着钢管混凝土含钢率的提高而降低;相对于钢管混凝土短柱,钢管玄武岩纤维混凝土短柱的弹性阶段较长,延性增加.延性系数随含钢率提高而提高,纤维长度改变对钢管玄武岩纤维混凝土短柱承载力影响较小.