新型混合芯材复合材料夹芯板受弯性能试验研究

研制一种真空成型工艺制作的基于轻木-泡沫混合芯材的复合材料夹芯板。采用四点弯曲力学性能试验研究复合材料夹芯板的受弯破坏形态以及芯材组分对复合材料夹芯板弯曲力学性能的影响。结果表明,复合材料夹芯板的破坏模式不同于花旗木板,表现为GFRP腹板的剪切破坏。复合材料夹芯板的抗弯承载力及刚度大于花旗木板;夹芯板提高芯材和GFRP的利用效率;随着混合芯材夹芯板芯材成分比例的不同,峰值挠度基本相同,但随着花旗木芯材比例的减小,峰值承载力和抗弯刚度降低。     

钢蒙皮-复合材料芯材夹层板弯曲性能研究

采用钢板蒙皮与玻璃纤维增强复合材料(GFRP)拉挤成型的空心方管芯材组成夹层结构,运用四点弯曲试验方法,开展了钢蒙皮-复合材料芯材夹层梁的受弯性能试验,研究了其受力性能情况、跨中上下面板应力分布和跨中挠度。运用换算截面法推导出钢蒙皮-复合材料芯材夹层板截面有效抗弯刚度,并采用材料力学理论推导出夹层板跨中挠度计算公式,计算各试件的跨中上下面板应力分布情况和跨中挠度。研究结果表明:当芯材厚度一致时,试件的跨中挠度随着钢板面层厚度的增加而逐渐减小;跨中挠度理论值与试验值吻合较好。     

新型拉挤GFRP-轻木组合梁弯曲性能试验研究

提出一种由玻璃纤维增强复合材料(GFRP)外壳和轻木芯材组成的新型GFRP-轻木组合梁及其拉挤成型工艺,并选用无碱玻璃纤维、泡桐木和不饱和聚酯树脂为原料制备组合梁构件.通过三点弯曲试验,获得了组合梁构件弯曲力学特性及破坏模式.结果表明:GFRP-泡桐木组合梁具有良好的弹性性能和承载能力,其承载力和抗弯刚度分别为泡桐木扁梁的17.4,12.8倍,是GFRP空心管的4.1,1.7倍,具有良好的组合效应,可使GFRP和泡桐木2种材料得到充分利用.     

泡桐木芯材夹层梁抗弯性能试验研究

试验研究了复合材料泡桐木芯材夹层梁抗弯性能,考察了试验构件的破坏模式、荷载-位移曲线、抗弯承载力及受弯段的应变发展规律;开展试验构件抗弯承载力的有限元模拟,试验结果与有限元分析结果吻合较好,验证有限元模拟分析可行。基于试验及有限元分析可知:整个加载过程中复合材料泡桐木芯材夹层梁表现为线弹性受力,最后破坏发生脆性破坏;受弯承载力计算可以近似采用平截面假定。文章可供轻木芯材复合材料夹层结构的抗弯设计参考。     

GFRP-钢组合结构桥梁施工技术研究

纤维增强复合材料(FRP)桥面板是近年来在桥梁工程中应用的一种新型桥面板结构。大广高速6号立交桥为我国第一座GFRP桥面板组合结构公路桥。介绍了GFRP-钢组合结构桥梁的施工技术,包括GFRP拉挤型材的黏结,GFRP桥面板的吊装与黏结和螺栓连接件的安装工艺。解决了GFRP桥面板间的连接问题和GFRP板与承重梁间的连接问题,施工方法满足工程要求。     

工程竹木梁受弯性能试验研究

为研究工程竹木梁受弯性能,设计足尺花旗松胶合木梁、胶合竹梁、重组竹梁和胶合竹木梁试件进行受弯性能试验,分析试件破坏模式、承载力、变形特点。试验结果表明,4种梁破坏均由下部纤维在跨中被拉断引起,与胶合木梁易受木节等缺陷的影响相比,工程竹梁和胶合竹木梁力学性能更稳定;胶合竹梁、重组竹梁和胶合竹木梁极限荷载平均值分别较花旗松胶合木梁提高28%,91%,38%,达到极限荷载时的跨中位移平均值分别提高94%,63%,118%;胶合竹木梁极限荷载及达到极限荷载时的跨中位移均略大于胶合竹梁,表明通过工程竹材与速生木材的组合使用,胶合竹木梁受弯性能得到增强,胶合竹强度和变形能力得到充分利用。     

GFRP型材-混凝土组合梁受弯性能试验

为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)型材-混凝土组合梁在静载作用下的受弯性能,将GFRP工字型材的上翼缘埋于混凝土板内,完成了8根GFRP型材-混凝土组合梁三分点加载受弯性能试验,得到了其破坏形态、荷载-跨中挠度曲线、荷载-应变曲线以及荷载-滑移曲线,分析了界面连接方式及型材厚度对组合梁受弯破坏机理、正截面受弯承载力及延性的影响。通过比较分析组合梁截面应变、跨中挠度、界面相对滑移的变化规律,验证了将GFRP工字型材的上翼缘置于混凝土板内作为剪力键的可行性。结果表明:接触面喷砂和GFRP型材上翼缘设置螺栓的界面连接方式可以显著降低GFRP型材与混凝土板界面间的滑移,从而提高组合梁的整体工作性能; GFRP型材厚度对试件的承载力影响不明显,但是型材厚度提高48%,其挠度降低20%左右; 所得结论可为该组合梁的理论分析与实际工程应用提供参考。     

GFRP-钢屈曲约束支撑力学性能试验研究

提出GFRP-钢屈曲约束支撑的构造及其生产工艺。通过对4个GFRP-钢屈曲约束支撑足尺试件进行低周往复加载试验,研究GFRP-钢屈曲约束支撑的受力性能、破坏形态和耗能能力,考察外围约束单元中GFRP缠绕层厚度、缠绕角度和钢芯材形式对GFRP-钢屈曲约束支撑性能的影响。建立了GFRP-钢屈曲约束支撑的精细有限元模型,并对典型试验工况进行模拟。主要研究成果如下:1GFRP-钢屈曲约束支撑由钢芯材和GFRP拉挤型材通过缠绕工艺组合而成,容易实现工业化生产;2合理设计的GFRP-钢屈曲约束支撑的力学性能稳定,滞回曲线饱满,耗能性能优良;3增加外围约束单元中GFRP缠绕层厚度有利于提高GFRP-钢屈曲约束支撑的性能;4改变外围约束单元中GFRP缠绕角度对支撑性能无显著影响;5相对于一字形截面钢芯材,十字形钢截面芯材对外围约束单元的局部挤压更轻微,表现出更好的力学性能;6精细有限元模型可有效模拟GFRP-钢屈曲约束支撑的力学行为,模型精度较好。     

U型截面GFRP泡桐木夹层板抗弯性能研究

通过对11个U型截面玻璃纤维增强复合材料（GFRP）泡桐木夹层板试件的三点弯曲试验研究,探讨了该类型组合截面试件的破坏形态、荷载变形特性、应变分布和发展特征,并分析了GFRP纤维铺层数、芯材厚度以及跨高比等参数对试件受力特征的影响.结果表明： GFRP纤维铺层数或芯材厚度增加,均能提高试件的极限承载力,且芯材厚度较大的试件,GFRP纤维铺层数增加对其极限承载力的提高更明显.对于芯材厚度为35mm的试件,当纤维铺层从4层增加到6层和8层时,其极限承载力可提高3370%和6659%.当跨高比从8增加到18,纤维铺层为4层和6层的试件刚度分别下降了8194%和7888%,极限承载力下降了5200%和3816%.与国外现有U型截面GFRP板桩对比,U型截面GFRP泡桐木夹层板刚度提高率为2924%~18197%.     

纤维增强复材混合芯层夹芯板受弯性能试验研究

纤维增强复材(FRP)夹芯体系具有质量轻、强度高、使用寿命长的优点,可使用混合芯层体系来制造性能更优的夹芯复合材料。采用真空辅助成型工艺,制备了腹板-酚醛泡沫混合芯层的纤维增强复材夹芯板玻璃纤维(GFRP)。对3种不同芯层配置的试件开展四点弯曲试验,研究纤维增强复材夹芯板的弯曲性能和破坏模式。试验结果表明:试件的破坏模式可分为腹板与面层剥离破坏和腹板屈曲破坏;增加中部纵向腹板能提高板件的抗弯承载力;增加横向腹板能降低板件的损坏程度。采用铁木辛柯梁理论,考虑弯曲和剪切变形的共同影响,分析了板的跨中挠度;考虑混合芯层中组成成分对剪切性能的贡献,预测了板件的极限承载力,两者的理论计算值与实测值均吻合较好。