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。     

GFRP筋纤维混凝土黏结滑移性能试验研究

与传统钢筋相比,GFRP(glass fiber reinforced polymer)筋与混凝土之间的协同作用相对较差。为充分发挥GFRP筋力学性能,通过在水泥基材料中掺入纤维,以提升混凝土的抗裂性和韧性,从而改善GFRP筋与混凝土的黏结性能。开展FRP筋-纤维混凝土拉拔试验,通过FRP筋-混凝土拉拔试验对比,分析掺入不同纤维种类与含量的混凝土对GFRP筋的黏结性能提升情况;分析FRP筋黏结长度、混凝土中纤维含量比例对黏结 滑移性能的影响;分析相应破坏形式,确定混凝土最佳纤维含量比例,获得聚丙烯纤维混凝土和玻璃纤维混凝土与GFRP筋的黏结应力沿着筋体表面的分布。明确GFRP筋拉拔受力全过程,明确GFRP筋纤维混凝土的黏结滑移机理。     

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     

钢-连续纤维复合筋增强混凝土柱抗震性能试验研究

具有稳定二次刚度和良好震后可修复性的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱的抗震性能与普通RC柱有较大差别,本文对在水平往复荷载作用下,轴压比为0.12的4个SFCB增强混凝土柱及1个RC对比柱的抗震性能进行试验研究。SFCB增强混凝土柱主要变化参数为SFCB中的纤维种类(玄武岩纤维和碳纤维)和钢/纤维比例。研究结果表明:①SFCB增强混凝土柱相对普通RC柱具有稳定的二次刚度,在复合筋内芯钢筋屈服后,SFCB增强混凝土柱承载力仍可稳定提高;②SFCB增强混凝土柱由于复合筋的二次刚度,实现了在与普通RC柱相同柱顶变形能力的前提下,具有较小柱脚曲率需求的特点,从而实现较小的卸载残余位移,较高的震后可修复性能;③SFCB增强混凝土柱的性能特点与复合筋中外侧纤维有直接关系,钢-玄武岩纤维复合筋增强混凝土柱相对于钢-碳纤维复合筋柱具有更好的延性(二次刚度有效长度)和相同柱顶侧向位移水平下卸载时更小的残余位移。     

预应力FRP筋梁抗弯性能有限元分析

针对不同类型的预应力纤维增强聚合物筋对预应力混凝土梁力学性能影响的问题,本文以预应力纤维增强聚合物筋搭配一定数量的非预应力普通钢筋,设计15根有粘结预应力纤维增强聚合物筋混凝土简支梁,以5根为一组,分3组,分别配以碳纤维筋,芳纶纤维筋和玻璃纤维筋作为预应力筋,并以ANSYS有限元分析软件为研究手段,通过改变预应力纤维增强聚合物筋的类型,使用有限元方法开展了受弯构件的力学性能分析,其中包括了特征荷载分析、位移延性分析和刚度分析。结果表明:使用本文的有限元建模方法,可以用于有粘结预应力纤维增强聚合物筋混凝土梁抗弯性能的研究;根据有限元分析得出的数据,发现在达到屈服荷载之后,纤维增强聚合物筋对混凝土梁的抗弯性能影响较大;达到屈服荷载之后,梁的抗弯性能(特征荷载、位移延性和刚度)受纤维增强聚合物筋本身的力学性能的影响较大。     

玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度的试验研究

玄武岩纤维复合筋是我国战略性新兴产业重点产品。玄武岩纤维复合筋为无机材料,与混凝土基体有很好的兼容性,耐海水腐蚀性好,在替代钢筋用于海洋地材混凝土方面具有很大潜力。对比测试了玄武岩纤维复合筋与淡水河砂混凝土、玄武岩纤维复合筋与海水海砂混凝土、钢筋与淡水河砂混凝土、钢筋与海水海砂混凝土的握裹强度,试验发现玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度比钢筋与混凝土握裹强度高;玄武岩纤维复合筋与海水海砂混凝土的握裹强度比玄武岩纤维复合筋与淡水河砂混凝土握裹强度高;玄武岩纤维复合筋与混凝土握裹强度极差较大。     

纤维对全轻混凝土抗压性能试验研究

为探究不同纤维种类对全轻混凝土抗压力学性能的影响,本文基于标准养护条件下掺入钢纤维(掺量0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)、玻璃纤维(掺量0、0.5、1.0、1.4 kg/m~3)的全轻混凝土抗压力学性能展开试验研究。结果表明,钢纤维、玻璃纤维的掺入能提高全轻混凝土的抗拉性能,从而克服并减少全轻混凝土内部微裂缝的产生。钢纤维的掺入对全轻混凝土抗压提高贡献成正比,而玻璃纤维掺量为0.5kg/m3时全轻混凝土的抗压强度要高于其他掺量。     

PC钢棒加固混凝土柱设计研究

鸡西宾馆(二期)为地下二层地上18层框架剪力墙结构。为解决混凝土实际强度未达到设计强度和新增两层荷载引起框架柱设计轴压比超限的问题,开展了PC钢棒加固混凝土柱的设计研究,提出了配置PC钢棒箍筋对混凝土轴心抗压强度设计值增量的计算方法。通过与普通钢筋加固对比得出,PC钢棒加固混凝土柱具有较好的加固效果。本文对PC钢棒加固混凝土柱的设计思路和施工措施做了较为系统的研究,可供同类工程加固设计与施工参考。     

高强钢筋和高强高性能混凝土应用关键技术研究重点项目通过验收

由住房和城乡建设部负责组织实施项目"十一五"国家科技支撑计划"高强钢筋和高强高性能混凝土应用关键技术研究"重点项目通过验收,系统完成了高强PC钢棒生产工艺及关键技术、配置PC钢棒的混凝土构件的力学性能及关键设计与应用技术、500MPa级晶粒钢筋生产工艺和应用技术、     

玻璃纤维聚酯筋的性能及在混凝土中的应用

本文介绍了玻璃纤维聚酯筋的原材料、生产工艺及物理力学性能，对玻璃纤维聚酯筋在混凝土中应用的综合性能和应用前景作了初步探讨。结果表明，该材料具有质轻、抗拉强度高、介电强度高等特点以及它优异的耐化学侵蚀性，且能与混凝土保持良好的结合特性。该材料具有良好的推广前景。     

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。     

低温早强型钢筋连接用套筒灌浆料的研制与性能研究

针对低温环境制约装配式混凝土建筑快速化施工的现状,主要研究了水泥复配比例对材料工作性能和力学性能的影响,开发出了低温早强型钢筋连接用套筒灌浆料,并探讨了不同养护方式下材料力学性能、钢筋套筒灌浆连接接头抗拉性能表现。研究表明,低温早强型套筒灌浆料具有良好的工作性能及力学性能,能满足工程结构安全需求。     

重复荷载下高强钢筋与混凝土黏结性能的试验研究

随着预应力钢筋强度的提高及钢筋外形的变化,加之抗震设计必须考虑的黏结退化,钢筋与混凝土之间的黏结锚固问题愈显突出。通过光圆钢棒、异形钢棒和螺旋肋钢丝拉拔试件在重复荷载作用下的拔出试验,比较了3种不同外形高强预应力钢筋的黏结特性,研究了螺旋状预应力钢筋与混凝土界面间的黏结锚固机理,并讨论了影响黏结锚固性能的主要因素。根据试验结果,给出3种高强预应力钢筋在等幅重复荷载作用下的特征荷载值与应力水平上限的关系式。结果表明光圆钢棒在重复荷载作用下与混凝土的黏结性能较差;而异形钢棒和螺旋肋钢丝具有较好的黏结性能,且螺旋肋钢丝的黏结性能优于异形钢棒。研究成果为承受重复荷载的此种高强预应力钢筋混凝土结构的设计提供了依据。     

纤维增强复材筋增强工程用水泥基复合材料-混凝土复合梁受弯性能试验研究

为解决纤维增强复材(FRP)筋混凝土梁裂缝宽度和变形均较大的问题,采用受拉性能优良的工程用水泥基复合材料(ECC)取代FRP筋周围受拉混凝土形成FRP筋ECC-混凝土复合梁。通过对2组FRP筋ECC-混凝土复合梁、1组钢筋ECC-混凝土复合梁(每组5种不同ECC替代高度)的受弯试验,分析试件的开裂、屈服、极限荷载以及各级荷载下试件的挠度、裂缝、纵筋应变、混凝土平均应变。研究表明:钢筋/FRP筋与混凝土/ECC有较好的协同变形能力,ECC与混凝土也有较好的黏结性能;复合梁截面的平均应变均符合平截面假定;复合梁在正常使用状态下,受拉区ECC能充分发挥其应变硬化特性,形成较多细而密的裂缝;FRP筋ECC-混凝土复合梁可有效控制梁的变形值,提高梁的抗弯承载能力。     

GFRP筋混凝土柱海水环境受压性能

从新的角度和采用真实的腐蚀条件,首先通过混凝土材料在海洋环境下的腐蚀试验排除海洋环境对混凝土材料的影响,然后对玻璃纤维增强塑料（GFRP）筋体进行腐蚀试验,将不同腐蚀时间的GFRP筋进行绑扎、支模和浇筑,制作成混凝土柱并进行试验。根据相关力学试验结果,对比混凝土构件内筋体腐蚀前后其极限承载力、破坏形态以及筋体腐蚀后构件各项性能的变化情况。结果表明:人工制备的高浓度海水溶液对混凝土材料的力学性能影响不大,有必要排除混凝土保护层对传统腐蚀试验的影响;在柱内筋体受到180 d腐蚀的条件下,钢筋混凝土柱的极限承载力保留率下降到70.2%,降低了29.8%;GFRP筋混凝土柱的极限承载力保留率下降到86.5%,降低了13.5%;海水环境下GFRP筋在受压构件中具有比钢筋更好的性能优势和使用价值。     

基坑钢筋-玻璃纤维筋混凝土桩支护性能及应用研究

广州某综合管廊顶管工程工作井基坑与规划地铁15号线交叉,为避免钢筋混凝土支护桩对地铁盾构施工产生不利影响,提出坑底以下以玻璃纤维筋替代钢筋,形成上部钢筋-下部玻璃纤维筋混凝土支护桩,通过实测数据分析钢筋-玻璃纤维筋桩体的支护性能。研究结果表明：1）坑底以下采用玻璃纤维筋代替钢筋可使盾构机较为容易地切断玻璃纤维筋,盾构机可直接通过;2）受力主筋中玻璃纤维筋与钢筋之间采用3个钢制U型卡进行连接;3）钢筋-玻璃纤维筋支护桩侧向变形呈现外凸型特征,且水平位移最大值在开挖底部处;4）基坑开挖完成后,支护桩侧向变形、支撑轴力、地表沉降在控制值范围内,说明钢筋-玻璃纤维筋支护桩的支护性能满足要求。     

预应力混凝土简支梁复合受力性能分析

设计了一个复合受力作用下预应力钢筋混凝土简支梁,将梁侧不同位置和不同数量的普通钢筋替换为等截面面积的预应力筋并对其适当张拉,建立了四种分析方案。利用ANSYS10.0软件对四种方案的有限元模型进行数值模拟分析,获得混凝土梁变形图、混凝土梁裂缝图。通过分析表明,将预应力混凝土梁部分普通钢筋替换为等截面面积的预应力筋并对其适当张拉的配筋形式,与普通预应力混凝土梁相比,提高了预应力混凝土梁的受力性能。     

钢玄武岩纤维复合筋混凝土梁受剪承载力试验研究

钢玄武岩纤维复合筋(SFCB)兼具钢筋的延性和玄武岩纤维的防腐性能,并具有显著的二次刚度,但弹性模量低于钢筋。SFCB作为纵向筋时可使混凝土构件的受弯性能具有二次刚度,但构件的受剪承载力会低于钢筋混凝土梁。为深入研究SFCB作为纵筋时混凝土梁的受剪性能,以纵筋筋材种类、构件剪跨比为试验参数,进行梁的四点加载试验。详细分析了不同参数对混凝土梁的破坏形态、裂缝发展、受剪承载力的影响。试验结果表明:SFCB混凝土梁的受剪破坏主要呈现斜压破坏、剪压破坏和非典型剪压破坏3种形态。SFCB混凝土梁的受剪承载力整体低于钢筋混凝土梁、斜裂缝宽度大于钢筋混凝土梁。基于桁架拱模型,推导了SFCB混凝土梁受剪承载力的理论计算公式。与试验承载力对比发现,SFCB混凝土梁受剪承载力理论计算公式具有一定的适用性与安全性。     

高强钢筋部分预应力混凝土梁疲劳性能研究

通过对采用HRB600钢筋作为非预应力筋的有粘结与无粘结部分预应力混凝土梁进行静载试验和疲劳试验,分析了部分预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的跨中挠度、HRB600钢筋应变、预应力钢绞线应力的变化特点以及疲劳荷载作用对承载力与HRB600钢筋应变的影响。结果表明:HRB600钢筋作为非预应力筋的部分预应力混凝土试件的疲劳性能以及疲劳后静力性能良好,预应力钢绞线的抗疲劳性能良好;HRB600非预应力钢筋的力学性能稳定且变形恢复性能良好;疲劳荷载作用对有粘结试件中预应力钢绞线与混凝土的黏结作用有较大影响。     

GFRP筋增强ECC梁的抗弯性能研究

利用玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋取代钢筋作为混凝土结构增强筋可以有效解决侵蚀环境下钢筋锈蚀问题,但存在着延性不足的问题,结构常常呈脆性破坏。研究了GFRP筋高韧性水泥基复合材料(ECC)梁的抗弯性能,并与GFRP筋普通混凝土梁和钢筋混凝土梁进行对比,结果显示GFRP筋ECC梁在抗弯承载力和延性方面均优于GFRP筋普通混凝土梁,并且GFRP筋ECC梁具有类似于钢筋混凝土的塑性破坏特征,不同于GFRP筋普通混凝土梁的脆性破坏。GFRP筋与ECC具有良好的协同工作能力,并且两者均具有优异的耐久性能,因此在海洋工程、冬季撒除冰盐的公路与桥梁工程等领域具有广阔的前景。