BFRP筋混凝土简支梁抗弯性能试验与有限元分析

通过抗弯性能试验得到3根BFRP(Basalt Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土简支梁的裂缝分布示意图、荷载P—挠度f关系曲线、弯矩M-曲率φ关系曲线,分析BFRP筋混凝土梁的破坏过程和破坏形态.在试验基础上,利用ABAQUS软件,采用数值模拟的方法,建立BFRP筋混凝土简支梁三维有限元模型,进一步分析处于抗弯性能试验下BFRP筋混凝土梁的承载力、挠度以及裂缝发展情况.并与3次试验所得中值计算得到的结果进行对比以减小其他因素对试验的影响比重,以保证本次试验及最终结果的可靠度及严谨性.     

BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁抗弯试验与有限元分析

通过抗弯性能试验,分析了玄武岩纤维增强筋(BFRP筋)/钢筋混合配筋混凝土梁的承载力、破坏形态、挠度及裂缝发展情况。在试验基础上利用ANSYS软件建立了BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的三维有限元数值分析模型,并与试验结果进行了对比。在数值分析模型基础上研究了FRP筋类型及其布置方式对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响。结果表明:BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的破坏形式均为钢筋屈服后受压区混凝土被压碎;配筋面积比Af/As越大,初裂荷载越小,裂缝总数越少,挠度逐渐增加;建立的数值分析模型能较准确地模拟BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能;BFRP筋、AFRP筋(芳纶纤维增强筋)及GFRP筋(玻璃纤维增强筋)与钢筋混合配筋混凝土梁的荷载-挠度曲线比较接近;与BFRP筋相比,CFRP筋(碳纤维增强筋)/钢筋混合配筋混凝土梁的开裂荷载和极限荷载分别高14.2%和9.3%,最大挠度小35%左右;BFRP筋的布置方式(单层或双层)对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响不大。     

BFRP筋应用于高延性混凝土的探讨

针对现有钢筋混凝土的缺点以及不足,研究其与BFRP筋高延性混凝土结构的性能差异.文章通过对"BFRP筋"和"高延性混凝土"国内外研究现状的梳理和总结,并结合材料性能,分别分析了两者的力学性能,为其能否结合应用于受弯构件建筑的可能性提出了理论依据.     

BFRP筋与再生骨料混凝土粘结性能试验研究

为探究玄武岩纤维筋(BFRP筋)与再生骨料混凝土的粘结性能,对其进行中心拔出试验。基于试验结果,探究了其破坏形态以及粘结机理,研究再生混凝土强度等级、筋材直径和再生骨料替代率对BFRP筋和再生骨料混凝土粘结性能影响。结果表明,BFRP筋与再生骨料混凝土粘结有拔出破坏和劈裂破坏两种破坏形态;BFRP筋与再生骨料混凝土粘结滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、下降段和残余应力段;提高再生混凝土的强度等级可以延缓混凝土内部裂缝的产生与演化,进一步提高BFRP筋表面肋与混凝土之间的机械咬合作用,增大BFRP筋与再生混凝土的粘结强度;因剪力滞后效应,BFRP筋与再生骨料混凝土的粘结强度随着BFRP筋直径的增加而降低;再生骨料替代率的增加会对BFRP筋和再生骨料混凝土的粘结应力产生不利影响。     

BFRP筋海砂再生混凝土柱轴压性能研究

通过30根BFRP筋海砂再生混凝土（Sea-sand recycled aggregate concrete,SRAC）柱的轴心受压试验,探究BFRP纵筋配筋率、BFRP箍筋间距和再生骨料取代率等因素的影响。试验发现：BFRP筋柱的破坏过程与钢筋混凝土柱较为相似。随着混凝土中再生砖骨料含量的增加,试件承载力相应降低;为提高柱承载力,当其他参数相同时,可适当提高BFRP纵筋配筋率;减小箍筋间距,试件延性明显改善,但承载力提高幅度较小。     

碱性环境中BFRP筋耐腐蚀性能试验研究

针对玄武岩纤维增强树脂基复合筋材(BFRP筋)在碱性环境中的耐腐蚀性能和腐蚀机理进行了试验研究,试验变量包括树脂基体种类、碱性环境类别、腐蚀龄期等。碱性环境包括碱溶液浸泡和潮湿混凝土包裹两种,筋材分为环氧树脂基体复合筋(BE筋)和乙烯基酯树脂基体复合筋(BV筋),试验最长龄期为120d。为加速腐蚀效果,试验采用60℃的高温浸泡。并采用扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀前后的筋材微观结构进行分析,对腐蚀机理进行了研究。试验结果表明:BE筋腐蚀前后强度均高于BV筋,BE筋的耐碱性能优于BV筋;SEM观察发现沿筋材径向,BE筋中出现明显的腐蚀层和未腐蚀层的分界,而BV筋中没有出现明显的纤维松散层,但是出现了大量的界面脱粘和微裂缝,分析认为强度退化主要是由纤维/树脂界面脱粘导致纤维不能协同受力引起;通过对BFRP筋在直接碱溶液浸泡和混凝土包裹环境下浸泡后的退化规律的比较分析得出,两种情况下的时间转换因子为2.67。     

混凝土梁中BFRP螺旋箍筋抗剪性能试验研究

通过改变配箍率、纵筋率和剪跨比等条件,设计了6根采用BFRP连续螺旋箍筋的混凝土简支梁.在构件跨中作用集中荷载,加载至构件发生剪切破坏.在试验研究的基础上,将各国规范中抗剪计算公式对6根梁的抗剪承载力的计算结果和试验所得抗剪承载力进行比较,探讨对BFRP螺旋箍筋混凝土梁抗剪承载力计算相对精确的公式.     

BFRP筋与纤维混凝土粘结性能研究

为了研究PVA纤维混凝土与BFRP筋的粘结性能,设计了中心拉拔试验,得到BFRP筋不同的表面形式对其粘结性能的影响,并和相关文献中FRP筋与混凝土的粘结参考数据对比。结果表明:表面粘砂BFRP筋与PVA纤维混凝土之间的粘结性能比表面光滑BFRP筋与PVA纤维混凝土之间的粘结性能更好,同时与其他混凝土相比,PVA纤维混凝土与BFRP筋的粘结强度更高,残余粘结强度更大。采用连续曲线模型可以对实验数据进行很好的拟合。     

BFRP筋部分增强钢纤维混凝土梁受弯性能研究

以不同钢纤维掺入率（0、0.5%、1%、1.5%）、受压区钢纤维混凝土不同厚度为试验变量,设计了7根玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）部分增强钢纤维混凝土梁进行受弯性能试验,研究不同钢纤维体积率以及钢纤维在混凝土中的不同厚度对BFRP筋部分增强钢纤维混凝土梁受弯性能的提升效果。试验结果表明：在受压区掺入钢纤维,其极限承载力约可提高8%～35%,开裂荷载约可提高10%～30%,跨中挠度约可减小25%;同一钢纤维体积率下,部分截面掺加钢纤维的混凝土梁的极限承载力与全截面掺加钢纤维的混凝土梁的极限承载力相近。仅在梁受压区掺入钢纤维,可高效利用BFRP筋与钢纤维的增强增韧作用,进而提高梁的受弯性能。基于修正的钢纤维混凝土受压应力-应变模型和结构设计原理,建立了BFRP筋部分增强钢纤维混凝土梁的受弯承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

BFRP布加固RC梁抗弯性能研究

为了给玄武岩纤维布(BFRP布)加固梁提供试验和理论数据,文中对前人理论试验成果的整理,推导了不同破坏形式下玄武岩纤维布加固梁抗弯承载能力计算公式并进行了理论与试验结果的对比;分析了BFRP布在加固方面相对于CFRP布的优势;根据抗弯性能试验,分析了纤维布加固量、应力历史对加固效果的影响.     

BFRP筋轴心受压性能研究及破坏模式分析

对BFRP筋的轴压性能进行了试验研究,测试了BFRP筋抗压强度、弹性模量、极限应变等主要力学性能,并对BFRP筋的轴心受压过程和破坏模式进行了分析,为工程应用提供了参考。     

玄武岩纤维筋混凝土梁力学性能分析

玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋是一种由玄武岩纤维增强聚合物材料与树脂基体材料组成,经过特别的模具挤压拉拔而成的高性能复合型材料筋。BFRP筋在预应力混凝土结构中已有应用,应用BFRP筋的结构具有较高的抗裂度和刚度。对BFRP筋的研究是BFRP筋预应力结构研究的基础,本文进行了不同直径的BFRP筋的力学性能试验和不同直径BFRP筋梁的抗弯试验,总结了BFRP筋有关拉伸的力学性能和BFRP筋梁破坏时的形态,为配有BFRP筋的混凝土结构的研究提供了依据。     

冻融循环下BFRP筋与混凝土黏结强度试验研究

为了研究冻融循环作用下BFRP筋与混凝土黏结强度,对不同冻融次数（0、10、20、40次）和不同混凝土强度等级（C30、C35、C40）共36个试件进行冻融循环试验和中心拉拔试验。试验结果表明:未经冻融循环的试件和冻融循环40次（C30）试件发生拔出破坏,其余冻融试件均发生劈裂破坏;随着混凝土强度等级提高,脱胶强度和黏结强度逐渐增加;随着冻融循环次数增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度和峰值滑移呈现出先增加后减小的趋势,而脱胶强度随冻融循环次数增加逐渐减小。     

弯折部位锚固长度对BFRP箍筋抗剪强度影响试验分析

通过对14个试件的试验研究,测定BFRP箍筋的抗剪性能,确定锚固长度对其抗剪强度的影响,从而得出BFRP箍筋抗剪强度和锚固长度的关系式。     

基于DIC的混凝土嵌入式BFRP筋拔出行为及黏结性能研究

基于数字图像相关（DIC）技术对混凝土内嵌入式玄武岩纤维增强聚合物（BFRP）筋的界面黏结性能及其拔出过程开展了研究.采用数字图像采集处理技术获取了BFRP筋从混凝土表面拔出过程的应变场演变数据并计算了界面的黏结应力.结果表明：BFRP筋从混凝土表面拔出过程中,黏结应力与应变沿筋材呈现对称分布;随着拉拔荷载的增加,界面黏结应力、应变均不断增大,养护龄期为7 d的C50混凝土与BFRP筋的黏结界面在靠近加载端区域的最大应力和应变分别为3.3 MPa、0.020;与淡水河砂混凝土相比,当养护龄期达到28 d时,相同水胶比下海水海砂混凝土与BFRP筋界面黏结处的最大应力提高了19%左右;延长养护龄期可有效增大混凝土与BFRP筋的界面黏结应力;界面黏结应力和应变沿加载端到自由端呈线性下降趋势;拔出后加载端混凝土损伤严重,BFRP筋黏结段呈现部分纤维拉断剥离现象.     

玄武岩纤维筋混凝土梁正截面抗弯承载力试验研究

为了研究BFRP筋混凝土梁的抗弯性能,进行了不同配筋率和不同配筋形式BFRP筋混凝土梁的四点弯曲试验,分析了试件的跨中挠度、抗弯承载力和裂缝分布规律。结果表明:BFRP筋混凝土梁的弯矩-挠度曲线表现出试件开裂、峰值弯矩为转折点的三折线特征;BFRP筋与钢筋混合配筋梁的弯矩-挠度曲线表现出试件开裂、钢筋屈服和峰值弯矩为转折点的四折线特征;BFRP筋与钢筋混合配筋能提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,减小BFRP筋混凝土梁的挠度和裂缝宽度,同时发挥BFRP筋强度高的特点;BFRP筋与钢筋混合配筋梁符合平截面假定,并给出了正截面抗弯承载力计算公式。