侵蚀环境下GFRP筋力学性能退化试验

为了研究侵蚀环境下玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋的力学性能退化机理,对3种不同直径的GFRP筋进行了为期半年的溶液浸泡试验。试验采用了清水、碱溶液以及盐溶液3种侵蚀环境,在浸泡不同时间后分别对筋材进行了外观检测和力学性能试验。结果表明:不同侵蚀环境下,GFRP筋的抗拉强度在碱环境中下降最多,平均为11.44%,其次是盐环境,平均为4.59%,下降最少是清水环境,平均为4.30%;GFRP筋的剪切强度在清水、盐、碱环境中分别平均下降了23.03%,18.69%,28.28%,说明侵蚀环境对其力学性能有明显的影响;在盐环境下,直径为8,12,16 mm的试样抗拉强度分别下降了3.53%,9.42%,0.82%,说明GFRP筋力学性能退化具有一定的尺寸效应;GFRP筋的剪切强度退化随浸泡时间的增加而增大,在前36 d下降较快,36 d后下降则趋于平缓。     

模拟混凝土碱性环境下FRP筋的耐久性

通过碱溶液模拟混凝土内部孔隙水的碱性环境,研究了碱性环境对玻璃纤维增强塑料筋(GFRP筋)和玄武岩纤维增强塑料筋(BFRP筋)的拉伸强度、拉伸弹性模量以及剪切强度、破坏形态等的影响。结果表明:碱溶液作用降低了GFRP筋的拉伸强度和剪切强度,降低程度与时间有关;GFRP筋在碱溶液中发生了后固化反应,GFRP筋的力学性能变化是碱溶液作用和后期固化程度综合影响的结果。碱溶液作用降低了BFRP筋的拉伸强度、拉伸弹性模量和剪切强度,随着碱溶液作用时间的增加,拉伸强度与拉伸弹性模量降低程度有增加的趋势。玻璃纤维和玄武岩纤维中的Si-O键在水分子和碱溶液OH-作用下断裂,树脂基体中的酯键在碱溶液中水解以及纤维和树脂之间的粘结界面性能的退化是GFRP筋和BFRP筋力学性能退化的主要原因。BFRP筋的耐碱性比GFRP筋差,文章给出了机理分析并对提高FRP筋的耐碱性提出了相关建议。     

GFRP混凝土梁抗弯性能研究

为了研究GFRP混凝土梁的抗弯性能,采用500 k N千斤顶对其进行了静抗弯性能试验。作为主要受力筋,GFRP型材与混凝土粘结性能良好,能够协同工作,共同受力;混凝土强度等级和箍筋间距对GFRP混凝土梁的极限承载力影响不明显,但箍筋间距对其破坏形态有明显影响; GFRP混凝土梁达到极限荷载时,具有较好的变形恢复能力,且变形满足规范要求。     

GFRP筋混凝土梁抗裂性能理论与试验研究

GFRP筋具有抗拉强度高、重量轻、抗腐蚀、耐疲劳等特点,用它代替混凝土结构中受腐蚀的钢筋具有重要的工程意义。GFRP筋混凝土梁的开裂弯矩是衡量其抗裂性能的重要指标,也是GFRP筋混凝土梁裂缝宽度、挠度以及力学性能计算的重要参数。首先推导了与钢筋混凝土梁开裂弯矩计算方法相衔接的GFRP筋混凝土梁开裂弯矩的计算公式,然后通过7根GFRP筋混凝土简支梁及6根GFRP筋混凝土连续梁试验检验了公式的适用性。试验过程中通过在GFRP筋混凝土梁受压区及受拉区配置不同数量的GFRP筋来研究其开裂过程及开裂荷载。研究结果表明,按照给出的GFRP筋混凝土矩形截面梁正截面开裂弯矩公式得到的理论值与试验值吻合较好,研究成果将为进一步研究GFRP筋混凝土梁的力学性能提供参考。     

GFRP筋活性粉末混凝土梁受力性能试验研究

为了研究GFRP筋活性粉末混凝土梁的受力性能,对8根梁进行三分点加载试验,获得了试验梁的开裂弯矩、极限弯矩以及各级荷载作用下的变形及裂缝分布与开展。试验结果表明：活性粉末混凝土试验梁纯弯区段开裂应变 (750×10-6) 约为普通混凝土梁的7倍,开裂弯矩及截面塑性系数计算应考虑纵向受拉GFRP筋的有利影响。GFRP筋活性粉末混凝土梁正截面受弯破坏形式可分为纵向受拉GFRP筋被拉断而受压边缘活性粉末混凝土未被压碎的受拉破坏,受压边缘活性粉末混凝土被压碎(5500×10-6)而纵向受拉GFRP筋未被拉断的受压破坏,以及纵向受拉GFRP筋被拉断的同时受压边缘活性粉末混凝土被压碎的界限破坏等三种。对于受压破坏可按拉区应力为0.25倍活性粉末混凝土抗拉强度来考虑拉应力对正截面受弯承载力的贡献。对于受拉破坏则基于材料应力-应变关系通过数值积分迭代计算正截面受弯承载力。刚度及裂缝宽度计算的关键是合理计算使用阶段GFRP筋的拉应力,在计算GFRP筋拉应力时所用弯矩应为外荷载弯矩减去拉区活性粉末混凝土拉应力合力对压区合力点的弯矩。图9表12参10     

钢筋锈蚀再生混凝土梁刚度退化规律及计算方法研究

采用电化学方法对纵筋进行锈蚀,通过加载试验研究了再生混凝土梁在不同纵筋锈蚀率下刚度退化规律.结果表明:再生混凝土梁破坏时的极限承载力随锈蚀率的增加而减小,当锈蚀率较小时,大约在5％极限承载力的荷载时梁在纯弯段内开始出现裂缝,破坏形态为适筋梁弯曲破坏;当锈蚀率较大时,破坏时裂缝分布有向跨中靠拢的趋势.当荷载较小时,随着纵筋锈蚀率的增加再生混凝土梁跨中挠度变化不大;当荷载较大时,跨中挠度随纵筋锈蚀率增大而增大变得比较明显.再生混凝土梁的刚度因纵筋锈蚀发生了一定的退化,导致刚度退化的主要原因是再生混凝土梁截面和纵筋横截面面积减小以及二者之间粘结性能的退化,并基于钢筋截面面积减小这一因素推导了再生混凝土梁弯曲刚度退化计算方法.     

加速老化环境下纤维增强复合材料筋耐腐蚀性能试验研究

对碳纤维和玄武岩纤维增强复合材料(CFRP和BFRP)筋材进行两种温度下、两种腐蚀溶液中的耐腐蚀性能试验研究,并对室内混凝土环境下的BFRP筋力学性能退化进行研究,同时,针对BFRP筋进行两种溶液、两种温度下的吸湿和质量损失试验。试验结果表明:随着温度的提高,纤维增强复合材料(FRP)筋的抗拉强度退化加剧;碱溶液对BFRP筋的腐蚀大于水,室内混凝土环境不会对BFRP筋造成损伤;CFRP筋的抗拉强度在两种腐蚀溶液中几乎不发生退化,但弹模退化程度大于BFRP筋。温度越高,筋材吸湿速率越大,碱溶液中大于水中;质量损失率能较好地表征FRP筋的性能退化情况。     

氯离子与荷载耦合条件下玻璃纤维增强复合材料耐久性试验研究

分别在氯化钠溶液浸泡及氯离子与荷载耦合条件下对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)片材进行耐久性试验,测得其抗拉强度、弹性模量及吸湿率的时变特性,分析不同环境条件与荷载作用下GFRP的长期力学性能及吸湿机理。研究结果表明:GFRP弹性模量下降幅度最大;荷载加速了GFRP力学性能的降低;氯离子与荷载耦合作用对GFRP力学性能的影响大于单一因素。分析表明:吸湿过程中GFRP片材的抗拉强度取决于其吸湿量的大小。     

GFRP筋加固混凝土板的试验分析

本文介绍了GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的试验室抗弯试验,描述了试件的受力～变形过程和破坏形态,对两种混凝土板的开裂荷载和极限荷载、挠度以及混凝土的应变进行了对比和分析。同时,对不同配筋率GFRP筋混凝土板进行了有限元模拟试验,探讨了配筋率对GFRP筋混凝土板刚度的影响,给出了GFRP筋混凝土板开裂后抗弯刚度的计算公式。     

不同配筋率的GFRP筋混凝土梁裂缝间距的有限元分析

为了更好的使GFRP筋替代传统钢筋作为受力筋放在混凝土梁结构中,必须对其受力性能进行全面的研究探讨,文中借用大型有限元软件ANSYS对四根不同工况的混凝土梁进行了模拟分析,其中包括三根GFRP筋混凝土梁以及一根传统的钢筋混凝土梁。详细讲解了利用ANSYS建模过程中的重点与难点,最后也应用该软件得出了不同工况下GFRP筋混凝土梁配筋率对梁裂缝分布的影响,以及极限荷载作用下GFRP筋的所承受的极限应力和梁跨中挠度。