FRP筋增强混凝土结构耐久性能研究进展

一般认为在恶劣服役环境下,可利用纤维增强复合材料（FRP）筋替代普通钢筋,从而有效提升混凝土结构的耐久性能。但研究表明,FRP筋并非完全免疫于服役环境,其在腐蚀性环境下的耐久性能一直是困扰FRP筋在土木工程中应用的关键问题之一。文章从三个方面系统梳理了国内外关于FRP筋增强混凝土结构耐久性的研究进展：①在试验研究方面,从FRP筋自身、FRP筋与混凝土黏结以及FRP筋增强混凝土构件三个层次,对近几十年来国内外有关FRP筋增强混凝土结构耐久性能试验研究的进展进行系统的梳理;②在长期性能预测方法方面,对现有的各类FRP筋长期性能预测模型和理论进行梳理;③在设计方法方面,总结目前各国有关FRP筋增强混凝土结构耐久性的设计方法,比较了规范间的差异。文章梳理工作对提升我国FRP筋增强混凝土结构设计水平和推广FRP筋的工程应用,具有重要的参考意义。     

纤维塑料筋混凝土结构的系列研究

彻底解决钢筋锈蚀问题的一个有效办法是采用纤维塑料筋(即FRP筋),1995年我们在国内首先开展了FRP筋混凝土结构的系列研究,取得了阶段性的研究成果:①研制生产国内首批FRP螺纹筋;②对FRP筋在不同环境介质中的粘结锚固性能进行研究;③对FRP筋普通混凝土梁的受力性能和设计理论进行研究;④研制新型FRP筋预应力锚具;⑤对预应力FRP筋混凝土粱的受力性能和设计理论进行研究等.本文重点介绍以上几方面的研究工作,并对今后FRP筋混凝土结构的发展趋势作了展望.     

全FRP筋增强混凝土梁抗剪性能综述

钢筋锈蚀导致混凝土结构性能下降,使用寿命缩短。纤维增强复合(FRP)筋具有高抗拉强度和优异的耐腐蚀性能,在部分结构中可代替钢筋,以提升混凝土结构的耐久性。将FRP筋应用于混凝土结构中是未来发展的重要方向,但目前关于其抗剪性能及抗剪机理尚未阐述清楚。本文对国内外关于FRP筋混凝土梁的抗剪性能研究进行了总结与分析。     

FRP筋-混凝土界面粘结耐久性能研究现状

纤维增强复合筋材(Fiber Reinforced Polymer Rebars,简称FRP筋)作为近几十年新开发的轻质高强的新型复合材料,具备力学性能好、耐腐蚀等优点,有望作为钢筋替代材料被用于海洋工程等恶劣环境中,工程应用前景广阔。但因FRP筋工程应用时间较短,FRP筋-混凝土界面长周期粘结性能数据相对缺乏,对此学者多采用实验室加速的方法对其进行强度预测,本文搜集了几种FRP筋-混凝土界面粘结耐久性能的研究方法及数据,旨在为今后的长周期粘结性能研究提供方法参考。     

冻融循环作用后SFCB高性能混凝土梁受弯性能模拟分析

为研究筋材类型(钢筋、SFCB和FRP筋)和截面材料类型(混凝土、ECC和RPC)对冻融循环作用后混凝土梁的受弯性能的影响,利用有限元软件OpenSees对9组试件在冻融循环作用后的受弯性能进行了数值分析。结果表明,冻融循环作用后,试件极限承载力均下降,但高性能混凝土组试件承载力下降幅度远小于普通混凝土试件;高强度FRP筋材和高性能的混凝土材料相结合,可提高筋材的强度利用率,提高试件的承载力、延性和耐久性能。     

FRP筋性能及其在混凝土结构中的应用浅析

使用FRP筋代替普通钢筋是解决混凝土结构中钢筋锈蚀问题的一个研究方向。本文简要介绍了FRP筋的种类、生产加工工艺及其物理力学性能,阐述了FRP筋在钢筋混凝土结构中的应用概况,并分析了FRP筋混凝土构件的研究方向及应用前景。     

纤维筋耐久性能研究现状分析

纤维筋在现代土木工程中的应用,是解决钢筋锈蚀问题的新途径之一。通过查阅和研究国内外文献,本文对FRP筋在各种环境条件下耐久性能的研究现状进行了分析,为我国FRP筋耐久性能的不断改进及其在结构的推广应用提出了建议和看法。     

FRP筋混凝土结构抗震性能的研究现状综述

随着对FRP筋材料受力性能研究的深入,采用FRP筋替代钢筋和预应力筋运用于混凝土结构中,用来提高钢筋混凝土结构受力性能有着广泛的应用前景。但是FRP筋具有弹性模量低和破坏时脆性大等特点,限制了其在震区结构工程中的应用。文章主要介绍了FRP筋混凝土结构的粘结性能,并总结了国内外关于FRP筋混凝土柱、剪力墙和框架混凝土结构抗震性能的研究成果,并提出了今后研究的方向。     

FRP筋混凝土梁弯、剪性能研究现状浅析

纤维增强塑料FRP筋是一种具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等特点的新型复合材料。近年来,FRP筋代替钢筋被应用在混凝土结构中,成为解决钢筋腐蚀问题的新途径之一。通过对大量国内外文献的分析与研究,分别对FRP筋混凝土梁受弯、受剪性能的研究情况进行了介绍,并提出了有待进一步研究的相关问题。     

FRP筋混凝土梁研究现状

FRP筋具有优异的耐腐蚀性能,同时具有抗拉强度高、疲劳性能优、徐变松弛性能好等优良力学性能,适用于替代普通钢筋和预应力钢筋用于腐蚀环境和特殊工程。介绍了FRP筋的力学性能及其与混凝土、纤维混凝土的粘结性能,并对FRP筋梁、FRP筋与钢筋混合配筋梁、FRP金属复合筋梁、ECC-FRP筋混凝土复合梁的国内外研究现状进行了总结。     

大直径喷砂FRP筋应力松弛试件锚固方法研究

纤维增强合聚物（FRP）筋具有设计性好,比强度高,不导电、磁和耐腐蚀性强的优点。FRP筋为非均质复合材料,强度高、弹性模量小,有尺寸效应,用于预应力结构是一种趋势,其应力松弛特性指标是一必要的设计参数。通过不同锚固方式的FRP筋应力松弛试验,研究测试大直径喷砂FRP筋应力松弛特性的试件锚固方法和量测方法。研究表明,改进的钢套筒灌胶锚固方法,可有效减少加载过后FRP筋杆体的滑移量,能满足杆体应力松弛实验要求;预置加载设施的混凝土构件模拟锚固法,可用于测试FRP筋锚杆结构的应力松弛综合性状;光纤光栅变形监测方法能用于应力松弛试验,所测应变数据可靠性高。     

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.     

FRP筋混凝土受弯梁正截面受力分析

纤维增强塑料(FRP)筋具有抗拉强度高、重量轻、抗腐蚀、耐疲劳等特点,对FRP筋代替混凝土结构中易受腐蚀的钢筋进行研究,这对改善钢筋混凝土结构的某些性能和拓宽工程应用范围,具有明确的工程意义。本文对FRP筋混凝土受弯梁进行了正截面受力分析,并推导了相关的计算公式,最后用具体算例的计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,计算值与试验值吻合较好,为今后进一步研究FRP筋受弯构件提供了参考。     

连续玻璃纤维筋的基本力学性能研究

连续玻璃纤维筋具有较好的力学性能和抗侵蚀能力 ,用其代替钢筋可解决混凝土结构的耐久性问题。本文通过试验测试了连续玻璃纤维筋的基本力学性能指标。在此基础上 ,对其代替钢筋的可行性进行了分析。结果表明 ,通过适当的设计 ,连续玻璃纤维筋完全可用于预应力混凝土结构中 ,发挥其优良作用     

纤维增强聚合物筋混凝土的研究与应用

纤维增强聚合物(FRP)筋是一种具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等特点的新型复合材料.对纤维增强聚合物筋的基本性能及特点做了简要的分析,并介绍了纤维增强聚合物筋混凝土在国内外的研究和应用现状.     

Corrosion of steel reinforcements embedded in FRP wrapped concrete

A large number of reinforced concrete (RC) structures that have been damaged due to corrosion of steel reinforcements are rehabilitated with fiber-reinforced polymer (FRP) composites. This paper investigates the progression of corrosion of steel in concrete after it has been treated with surface bonded FRP. Concrete cylinders with embedded steel bars are immersed in salt water and anodic current is passed through the reinforcement to initiate cracking in concrete due to accelerated corrosion of steel. Glass and carbon FRP sheets have been adhesively bonded on the cylinders. Anodic current was continued for specified times. Pull out strength, mass loss, half cell potential of the steel and cell voltage have been reported as metrics of performance of the samples. FRP wrapped samples have shown substantially higher resistance to corrosion.     

部分配置FRP筋框支剪力墙抗震性能研究

针对全钢筋混凝土框支剪力墙在工程中所存在的问题,提出了采用比强度高、耐腐蚀性能好、自重轻但弹性模量低并具有线弹性性能的纤维增强塑料(FRP)筋来替换该剪力墙中部分钢筋的建议.通过拟静力试验及非线性有限元数值分析,比较了1榀全钢筋混凝土框支剪力墙试件(FSW-1)和1榀部分配置FRP筋框支剪力墙试件(FSW-4)的裂缝发展规律和破坏模式,及其承载能力、延性性能和滞回特征.结果表明:部分配置FRP筋框支剪力墙结构具有较高的承载能力和较好的抗震性能;非线性有限元分析结果与试验结果吻合较好.     

模拟海洋环境下负载对锈蚀钢筋混凝土梁使用的影响

完成了对持续荷载作用下锈蚀梁、加载后卸载锈蚀梁、持续加载不锈蚀梁在使用阶段的对比试验。通过交替喷洒3.5%的盐水来模拟海洋潮汐环境,采用外加电流来加速钢筋锈蚀,整个试验过程中检测梁的锈蚀电流和跨中挠度。结果表明,荷载对钢筋锈蚀有明显影响,荷载作用使梁锈蚀加速,钢筋出现不均匀锈蚀。随着时间的增长,持续荷载作用下锈蚀梁的跨中挠度比没有锈蚀梁的挠度增长速度快。因此锈蚀钢筋混凝土结构在使用阶段的性能对耐久性能研究和使用寿命预测都非常重要。