FRP加固RC梁研究新进展

混凝土梁(RC梁)作为结构体系中的主要受力构件之一,常因各种原因出现劣损影响到结构安全。FRP材料因其具有轻质、高强、耐腐蚀等特性,已被广泛应用于RC梁的加固工程中。目前,FRP加固RC梁的研究较为深入。本文综述了国内外学者关于FRP加固RC梁的静力性能以及抗火性、抗冲击性的研究现状,分析了现阶段研究存在的问题,提出了对未来研究方向的建议。     

AFRP加固钢筋混凝土梁抗爆性能数值模拟研究

借助非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了爆炸荷载下钢筋混凝土(RC)梁以及芳纶纤维增强复合材料(AFRP)加固后RC梁的三维有限元模型,对比分析了RC梁AFRP加固前后的破坏形态及跨中位移峰值。数值模拟结果表明,AFRP布不仅可以改变RC梁在爆炸荷载下的破坏形态,还可以明显改善梁的变形程度,加固后相较于未加固梁跨中位移峰值约减小50.7%。在此基础上,还分析了AFRP加固方式、加固尺寸、加固层数以及FRP材料类型等因素对FRP加固后RC梁抗爆性能的影响。     

外贴FRP加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能研究进展

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称"FRP")因其轻质、高强、抗疲劳性能好等优点被广泛用于加固工程中。在疲劳荷载作用下,外贴FRP加固钢筋混凝土梁中的各材料性能以及FRP-混凝土界面粘结性能不断劣化,既有损伤不断累积,从而大大降低了加固梁的使用安全性。本文从试验研究、数值模拟以及理论分析三方面对外贴FRP加固钢筋混凝土梁的抗弯疲劳性能研究进行了详细总结,并对FRP-混凝土粘结界面和锈蚀钢筋混凝土加固梁的疲劳性能进行了介绍,分析了现有研究中存在的不足,并为今后的研究方向提出一些建议。     

RC结构表层嵌入FRP加固技术研究概述

纤维增强聚合物在混凝土结构加固中应用的越来越多,本文首先介绍了纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)的性能,然后分别从混凝土结构外贴和表层嵌粘FRP应用实践、FRP与混凝土粘结性能、单一和混杂FRP加固混凝土结构性能和加固构件非线性有限元分析等方面,说明了目前混凝土结构嵌粘FRP的研究现状,混杂FRP加固技术既经济又有效,具有较大的研究意义。     

一种粘贴FRP加固混凝土梁设计阶段的挠度验算方法

目前我国的加固规范对混凝土梁进行外贴FRP加固设计时采用的仍是基于承载能力极限状态的设计方法,在设计阶段只针对加固梁的承载能力进行设计,缺少对加固梁变形进行控制验算的过程,不能保证加固梁在长期使用过程中满足正常使用极限状态的要求。而现有的研究中用于计算加固梁长期挠度的方法大多需要复杂的编程和烦琐的迭代计算过程,并不适用于加固设计阶段采用。因此,仍然需要一个简单且较为准确和安全的解析法来计算加固梁的挠度,以此来满足大范围用于实际工程对结构加固设计的要求。进行了粘贴CFRP板加固混凝土梁(RC梁)在荷载持续作用下的徐变试验,推导了加固梁的短期刚度Bs及由混凝土徐变、收缩导致的挠度增大系数λ,由此提出了一种在设计阶段验算加固梁挠度的方法并与试验数据进行了对比验证。结果表明,提出的加固梁变形验算方法可用在加固设计过程中验算加固梁的变形,从而保证加固梁的安全使用。     

CFRP加固含初始裂纹的RC梁的抗爆性能研究

碳纤维复合材料(CFRP)加固建筑结构是一种新兴的加固技术。国内外鲜有CFRP加固含初始裂纹的结构构件(如RC梁)的抗爆性能的研究报道。基于大型非线性动力学分析软件LS-DYNA,从加固层数和加固宽度两方面对CFRP局部全包裹加固含初始裂纹RC梁(裂纹梁)的抗爆性能进行非线性有限元数值分析。研究表明,采用CFRP对裂纹梁的裂纹处进行局部全包裹加固可提高裂纹梁的整体刚度,减小其在爆炸荷载作用下的损伤和变形程度。当CFRP的加固层数为4层、加固宽度为300mm时,可有效提高裂纹梁的抗爆性能。该研究成果对建筑结构抗爆设计和抗爆加固研究具有一定的指导意义。     

FRP加固RC柱的抗腐蚀性能

纤维复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Phstic,简称FRP)具有不透水和不透气的特性,是一种阻锈性能良好的材料.本文系统介绍了关于FRP加固RC柱抗腐蚀特性的最新研究成果,比较了FRP与传统加固材料在防腐保护作用方面的区别.     

FRP片材加固混凝土构件疲劳性能的研究进展

由单向纤维组成的FRP片材具有缺陷少、不易形成疲劳裂缝以及疲劳强度高等特点。上世纪80年代末,国外开展了FRP片材加固混凝土构件的疲劳性能研究,而国内的有关研究工作则始于上世纪90年代末。本文主要介绍国内外关于FRP片材加固混凝土构件疲劳性能的试验研究、仿真分析与设计建议等方面的最新研究进展。     

CFRP加固RC梁的抗疲劳与防腐蚀效用

总结分析了腐蚀混凝土梁用FRP片材加固后的疲劳特性.共10根梁试件,其中1个梁未加固未腐蚀作为标准梁;3个梁进行腐蚀但未加固;3个腐蚀梁用GFRP布U型加固;3个梁受拉区用CFRP布进行抗弯加固,同时用GFRP布U型固定.当纵筋腐蚀到5.5%后,用FRP加固.FRP加固后,一些梁立即进行疲劳试验使其破坏,一些梁再进行第二次腐蚀以研究CFRP加固对梁抗腐蚀耐久性的影响.腐蚀坑使钢筋疲劳寿命明显下降.用U型FRP包裹RC梁不能明显改善梁的疲劳性能;但用CFRP加固梁受拉区,可显著提高梁的疲劳性能.预应力加固降低了梁中纵筋应力幅,疲劳寿命随预应力水平的增大而提高,预应力加固使梁的疲劳寿命明显提高.     

RC桥墩的FRP延性加固设计方法研究

为了制定经济合理的钢筋混凝土(RC)墩柱的纤维增强复合材料(FRP)抗震延性快速加固方案,提出了基于目标位移延性系数提高指标的FRP抗震延性加固设计方法,并建立了加固墩柱宏观力学性能参数(位移、延性系数)与材料性能参数(FRP约束混凝土极限压应变、FRP配箍率、FRP有效极限抗拉强度、FRP有效极限拉应变)之间的力学计算模型。进一步应用所提出的计算模型,结合有限元数值模拟技术,得到FRP约束圆形和矩形墩柱受力性能的分析结果,并与试验结果进行对比。结果表明,提出的FRP延性加固设计方法可较正确地计算加固RC墩柱的受力性能、FRP片材配箍率或加固厚度,并验证了考虑箍筋和FRP共同约束作用的Seible FRP约束混凝土极限压应变计算模型的合理性。     

火灾下CFRP加固RC梁高温抗弯承载力简化计算方法

火灾下粘贴碳纤维复材(CFRP)加固构件的承载力计算是对其进行抗火设计的关键。采用数值模拟手段进行了标准火灾下单面和三面受火的CFRP加固钢筋混凝土(RC)梁温度场分析,考虑温度场的主要影响因素(保护材料厚度和导热系数),提出了加固构件表面及内部温度简化计算公式,并与试验数据对比验证了简化公式的准确性。结合混凝土梁截面承载力极限状态分析方法、材料及界面性能高温退化模型,建立了在ISO 834标准火灾情况下不同时刻CFRP加固RC梁高温抗弯承载力简化计算方法,并与荷载效应进行对比,即可进行防火保护材料厚度的合理选择。该研究成果可用于建立CFRP加固钢筋混凝土梁的火灾保护设计方法,或判断已有保护措施的CFRP加固梁是否能达到要求的耐火极限,能够为CFRP加固构件的抗火设计和安全鉴定提供理论手段和方法。     

钢筋混凝土矩形空心墩柱的FRP约束效应研究

为了正确评价纤维增强复合材料(FRP)约束效应对钢筋混凝土(RC)空心墩柱受力性能的影响,首先采用有限元数值模拟方法,对FRP类型、厚度、幅宽和间距参数影响下约束RC矩形空心柱的轴压荷载、约束混凝土压应变、箍筋和FRP拉应变的变化规律进行研究。基于模拟结果,提出一种考虑FRP布环箍和箍筋共同约束效应的侧向约束压力计算公式,进而建立FRP约束混凝土压应力-应变模型。进一步应用提出的FRP约束混凝土模型评价FRP加固矩形空心桥墩的受力性能,并与试验结果对比,两者吻合较好。     

FRP应力松弛及徐变性能的研究近展

本文阐述了FRP应力松弛、徐变性能的研究意义,总结了国内外关于应力松弛、徐变性能的最新研究成果及主要影响因素,并探讨了应力松弛和徐变的计算模型,对未来FRP长期性能研究的发展方向做出了展望。     

FRP布加固砌体结构界面粘结性能的研究进展

砌体结构存在着承载力低、抗震能力差等问题,所以对砌体结构的加固尤为重要。近些年在国内外兴起的纤维增强复合材料(简称FRP)以其轻质高强、耐久性好、施工方便等优点为砌体结构的加固提供了新的方向。FRP与砌体间的界面粘结性能是影响加固效果的关键因素之一。总结了国内外学者关于FRP加固砌体结构界面粘结性能的研究现状,通过收集到的试验数据对FRP加固砌体结构的极限承载力计算公式进行了校核,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。     

FRP加固混凝土结构的最新研究进展

针对钢筋混凝土结构中因损伤影响结构安全的问题,国内外学者开展了关于FRP加固混凝土性能的广泛研究。分析总结了FRP外贴加固混凝土、FRP筋增强混凝土结构的现有技术水平、FRP索在桥梁中的应用现状以及FRP加固材料树脂基体的现状,并阐述关于FRP在温度、湿度、干湿循环、化学侵蚀、自然老化等各种环境条件下耐久性的研究进展,指出FRP在我国将有广阔的市场和应用前景。     

防腐混凝土梁长期力学性能试验研究(英文)

玻璃钢(FRP)筋防腐混凝土是一种强度高、全方位耐腐蚀的新型工程材料,具有十分广泛的应用前景.本文先对防腐混凝土梁采用四点弯曲试验方法,对FRP筋加强混凝土梁的弯曲长期力学特性进行了试验研究与分析,得到了梁在不同荷载水平作用下的蠕变曲线.结果表明,FRP筋不仅提高了防腐混凝土梁的初始刚度和强度,且明显降低了梁的蠕变变形.最后,运用最小二乘法确定蠕变模型参数,分别建立了防腐混凝土粱和FRP筋加强防腐混凝土梁的弯曲蠕变幂律模型,为估计材料的长期力学性能提供依据,对FRP筋防腐混凝土结构设计具有重要的价值.     

纤维增强塑料/钢筋混凝土复合结构数值分析的非经典理论单元

基于等效非经典理论,本文给出了FRP/RC构件的抗弯刚度、抗剪刚度计算公式,对FRP/RC复合结构建立了两种非经典理论单元,并对一个比较典型的框架进行了分析,研究了FRⅣRC复合结构的基本性能,论证了FRP/RC复合结构数值分析应该采用等效非经典理论.     

FRP加固钢筋混凝土梁实用刚度模型

为了解决正常使用荷载下FRP加固钢筋混凝土梁的变形预测问题,本文基于刚度解析法建立了该类构件的实用刚度解析模型,模型中引入了β和λ两个参数分别用以考虑FRP使受拉钢筋和受压混凝土变形减小从而对构件刚度的影响。然后利用该模型预测了加固构件的跨中挠度,并与实测结果进行了比较,两者之间吻合很好。研究表明,加固梁的刚度随FRP用量的增加而提高;所提出的刚度模型简单实用并具有较高的预测精度,可以作为工程设计的参考。     

FRP筋加固砌体结构界面粘结性能的研究现状

表面嵌入式(NSM)加固法为纤维增强塑料筋(FRP筋)加固砌体结构常用的方法,FRP筋脱粘破坏为其首要的破坏形态,研究FRP筋与砌体间的粘结性能和脱粘机理成了这项加固技术的关键。综述了国内外学者关于拉拔试验、界面剪切试验、弯曲试验以及数值模拟的研究进展,对NSM-FRP筋加固砌体结构的界面粘结性能进行了研究。研究发现加固砌体结构的变形能力、能量耗散能力和延性得到了显著增加,增加FRP筋的埋设深度可以有效提高脱粘荷载。最后使用收集到的试验数据对各种粘结性能相关公式进行了校核,对今后拟开展的研究提出了建议。     

FRP与混凝土界面粘结性能的试验研究

纤维(FRP)与混凝土的粘结性能是外贴纤维增强聚合物加固钢筋混凝土结构技术的关键问题。采用修正梁模型,对9个外贴FRP条带加固混凝土受弯构件的粘结性能进行了试验研究。分析了FRP应变、局部粘结剪应力发展规律以及沿粘结长度在各级荷载下的分布规律。考察了混凝土强度和FRP粘结长度对粘结强度等粘结性能的影响。验证了FRP有效粘结长度,探讨了有效粘结长度的影响因素,计算得到了局部粘结剪应力滑移关系曲线。通过对试验结果的统计回归分析,提出了局部粘结剪应力滑移本构关系模型以及有效粘结长度计算公式,分析结果与试验结果都吻合较好,可供实际加固改造工程应用及完善相应规范的编制参考。