FRP管混凝土组合结构理论研究

运用层板理论、平截面假定和平衡条件对FRP管混凝土梁柱构件进行了理论计算,分析了轴压比、径厚比、混凝土强度、配筋率和铺层角度对弯矩-曲率曲线的影响以及FRP配置率与弯矩-轴力相关曲线关系.部分理论分析与试验结果作了比较,弯矩-曲率曲线吻合较好.计算表明,FRP管混凝土组合结构能有效地提高构件的承载力,并由于FRP管的约束作用而提高混凝土强度和延性;弯矩-曲率曲线为双线性,第一刚度取决于混凝土刚度,第二刚度取决于FRP壳体刚度;当径厚比较小时轴压比对弯矩-曲率曲线影响较小,当径厚比较大时,随着轴压比增加,弯矩和极限曲率先增后减;配筋率增加则极限弯矩提高,耗能能力增加;随着纤维与杆件纵轴的角度减小,第二刚度和极限弯矩提高.     

GFRP管混凝土组合结构压弯构件非线性全过程分析

本文应用细观力学、经典层板理论、平截面假定、FRP约束混凝土本构模型及数值积分对GFRP管混凝土组合结构压弯构件进行了非线性全过程分析。通过理论计算发现GFRP管混凝土组合结构能有效地提高构件的承载力,且构件具有良好的变形能力。FRP壳体参与承载且有效地约束混凝土的变形,显著提高核心混凝土强度和变形能力。文中讨论了轴压比、长细比、径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、铺层角变化对极限水平荷载和极限水平位移的影响,从而得到了一些有益的结论。     

GRIP管混凝土组合结构压弯构件非线性全过程分析

本文应用细观力学、经典层板理论、平截面假定、FRP约束混凝土本构模型及数值积分对GFRP管混凝土组合结构压弯构件进行了非线性全过程分析。通过理论计算发现GFRP管混凝土组合结构能有效地提高构件的承载力，且构件具有良好的变形能力。FRP壳体参与承载且有效地约束混凝土的变形，显著提高核心混凝土强度和变形能力。文中讨论了轴压比、长细比、径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、铺层角变化对极限水平荷载和极限水平位移的影响，从而得到了一些有益的结论。     

复合材料管-钢管约束混凝土组合柱的轴压性能

通过纤维增强复合材料(FRP)管-钢管约束混凝土组合柱的轴压试验,分析组合柱的受力特点、破坏形态、本构关系和承载力。结果表明:在荷载作用初期,FRP管的约束作用较小;在荷载作用后期,FRP管的环向应力增长较快,故以FRP管的环向断裂作为承载力极限状态指标。将现有理论计算模型与试验所得受约束混凝土的应力-应变关系进行对比,发现空心构件极限应变的理论计算误差较大,而实心构件吻合较好。最后提出了一种可用于确定实心组合柱极限承载力的简化计算方法,理论计算结果与试验值符合较好。     

混凝土结构用纤维增强塑料筋的力学性能Ⅰ.实验研究

纤维增强塑料筋的较差延伸性及其脆断的破坏模式是从材料性能上阻碍其替代传统的钢筋而广泛应用于混凝土结构中的一个主要原因.本文以解决这个问题为目标,提出了一种简单的成型方法:即在纤维拉挤芯材的外面按一定角度缠绕一定层数的纤维,制成新的FRP缠绕筋.这种FRP缠绕筋的拉伸性能呈明显的双线性,即应力在通过名义屈服点后,继续按线性规律随应变的增加而增加,直至应变达到极限.极限强度和应变都高于屈服点的应力和应变.本文还考察了纤维缠绕角度和缠绕层数对FRP筋拉伸性能的影响 .     

混凝土结构用纤维增强塑料筋的力学性能Ⅰ.实验研究

纤维增强塑料筋的较差延伸性及其脆断的破坏模式是从材料性能上阻碍其替代传统的钢筋而广泛应用于混凝土结构中的一个主要原因.本文以解决这个问题为目标,提出了一种简单的成型方法:即在纤维拉挤芯材的外面按一定角度缠绕一定层数的纤维,制成新的FRP缠绕筋.这种FRP缠绕筋的拉伸性能呈明显的双线性,即应力在通过名义屈服点后,继续按线性规律随应变的增加而增加,直至应变达到极限.极限强度和应变都高于屈服点的应力和应变.本文还考察了纤维缠绕角度和缠绕层数对FRP筋拉伸性能的影响 .     

FRP网格拉伸性能及加固水下混凝土试验研究

FRP网格以其轻质、耐腐蚀、加固效果显著,在土木工程领域具有很好的应用前景,但其传统的手糊制作工艺影响了制品的质量及性能的稳定性,限制了其工程应用。本文采用真空辅助成型工艺(VARI),研究开发了实用的FRP网格制品的制备工艺,制作了玄武岩纤维和碳纤维为增强体的两种规格FRP网格,并截取了相应的3种网格拉伸试件进行试验研究。试验结果表明,FRP网格制品的弹性模量较为稳定,极限强度与极限应变的离散性较大,随着FRP网格筋的纤维用量增加,纤维可能出现缺陷破坏的概率增大,其可获得的强度和应变能力下降,而弹性模量无显著变化;不同纤维增强体的FRP网格表现出不同的拉伸性能,玄武岩纤维网格筋的极限强度与弹性模量低于碳纤维网格筋,但极限应变要高于后者;FRP网格加固混凝土水下结构的技术效果得到了试验验证,加固试件的承载力及变形能力得到显著的提高。     

FRP管增强混凝土结构的性能研究

纤维缠绕聚合物基复合材料(FRP)管增强混凝土结构已成为目前国际土木工程界研究的新热点.本文从组分材料特性和组合结构两方面综合阐述了FRP管增强混凝土结构的工作机理,并与传统钢管混凝土结构进行对比分析,表明该组合结构具有极大的优越性.全面介绍了该技术的国内外研究发展现状,并对今后的发展和研究方向进行了展望.     

基于数值试验的FRP约束混凝土圆柱轴压性能研究

纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱(FRP Confined Concrete Column,简称"FCCC")具有承载力高、延性好等优点,目前以试验为主要研究方法,很难对其截面尺寸、混凝土强度等级及FRP层数等参数进行全面研究。首先对FCCC轴压性能的试验和数值模拟研究现状进行了归纳总结,然后基于Drucker-Prager弹塑性本构建立有限元模型,并通过现有试验结果验证了该模型的正确性;采用该有限元模型研究了截面直径为150 mm~750 mm,混凝土强度等级为C30~C80以及FRP层数为1层至5层的不同FCCC的轴压性能。结果表明:FRP层数恒定时,FCCC的轴向承载力和延性随着混凝土强度等级的提高而分别提高和降低;混凝土强度恒定时,FCCC的轴向承载力和延性随着FRP约束量的增加而提高;混凝土强度和FRP层数恒定时,FCCC的轴向承载力随着直径的增大而减小。通过数值试验的方法较全面地研究了不同参数对FCCC轴压性能的影响,可为FCCC受力性能的进一步研究和工程设计提供参考。     

多因素影响下FRP约束混凝土柱FRP有效极限拉应变研究进展

FRP侧向约束作用使混凝土柱处于三向受压状态,可提高混凝土柱的抗压强度和延性。FRP有效极限拉应变是确定FRP侧向约束力的关键参数,对FRP约束混凝土轴压峰值应力和峰值应变计算模型、应力-应变模型的建立至关重要,其影响因素众多。目前国内外研究者在FRP有效极限拉应变取值方面取得了一些有价值的研究成果,但得到的FRP有效应变系数离散性较大,考虑的影响因素不全面。基于现有研究成果,对FRP有效极限拉应变的影响因素进行了系统分析,指出了当前FRP有效极限拉应变研究存在的不足和未来需深入研究的方向。     

新型玄武岩FRP布加固混凝土结构性能试验

为研究新型玄武岩纤维增强复合材料(FRP)布加固混凝土圆柱结构性能,制作了12根试件并进行轴心受压试验,通过改变不同粘贴层数,分析了混凝土柱承载力、延性的变化,以及玄武岩FRP布约束混凝土作用机理。结果表明,粘贴玄武岩FRP布加固结构,可以有效改善结构的力学性能,提高混凝土极限强度和极限应变,提高加固墩柱的承载能力;随着玄武岩FRP布层数增加,混凝土的延性得到较大改善,外贴1~3层玄武岩FRP布加固时,混凝土柱的延性提高幅度约为30.9%~80.7%;玄武岩FRP布约束力主要是在混凝土受压后达到屈服应力时产生;采用玄武岩FRP布进行结构加固,并不是粘贴层数越多加固效果越好。     

Behavior of sisal fiber concrete cylinders externally wrapped with jute FRP

The use of environmentally friendly natural fibers as building materials is benefit to achieve a sustainable construction. This article performs a study on the use of natural jute fibers as reinforcement of concrete and natural sisal fibers in fiber reinforced polymer (FRP) composites as concrete confinement, i.e., sisal fiber reinforced concrete (SFRC) composite column wrapped by jute FRP (JFRP) (SFRC‐JFRP). Uniaxial compression test was conducted to assess the compression performance of the composite columns as axial structural member. A total of 24 specimens were tested. The effects of JFRP wrapping thickness and sisal fiber inclusion on the compressive performance of the composite columns were investigated. Results indicate that JFRP confinement significantly increases the compressive strength and ductility of both PC and SFRC with an increase in JFRP thickness. Besides, the inclusion of sisal fiber further enhances the strength as well as the efficiency of confinement under uniaxial compression. Also, the models for ultimate strength and ultimate strain of PC‐JFRP and SFRC‐JFRP are proposed. POLYM. COMPOS., 38:1910–1917, 2017. © 2015 Society of Plastics Engineers     

FRP环向加固木柱轴心受压性能试验研究

提供了15根FRP环向加固木柱的轴心抗压性能试验数据,详细探讨了受载后试件的工作机理和破坏模式,试件的设计参数为FRP的层数和FRP的类型,分析了各设计参数对加固木柱承载力和峰值应变的影响。试验结果表明,FRP环向加固木柱可提高木柱的抗压承载力,改善木柱的延性。在极限荷载以前,加固木柱的荷载-应变关系曲线基本保持线性变化,在极限荷载以后曲线为近似理想塑性。加固木柱的承载力和峰值应变随加固层数的增加而增加。3层GFRP可提高木柱承载力和峰值应变分别达21.82%和94.95%。试件的极限荷载和轴向应变随环向FRP的弹性模量的增加而增加,但增幅逐渐变缓。加固木柱达到极限荷载时,环向加固层没有出现拉断现象,其环向应变并未达到环向加固层的极限应变,仅为FRP极限拉应变的10%左右。木柱的破坏始于木纤维的弯曲变形,环向FRP可有效约束这种变形的发展,这是改善木柱轴心受压性能的主要原因。所有试件的破坏模式都表现为木柱产生错动变形,被完全压皱破坏。     

不同种类拉挤FRP筋材压缩强度研究

针对拉挤纤维增强树脂基复合材料(FRP)筋材的压缩强度远低于其拉伸强度的问题,分别对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋材、碳纤维增强复合材料(CFRP)筋材和混杂纤维增强复合材料(HFRP)筋材进行了端部有约束和无约束压缩实验,研究纤维类型、端部约束条件对FRP筋材在轴压状态下的破坏形式与压缩强度的影响规律。结果表明,无端部约束时不同纤维类型的FRP筋材的破坏现象与压缩强度差别较大;端部约束可以改变筋材的破坏方式,提高筋材的压缩强度;不同端部约束形式对不同FRP筋材压缩强度的提高作用不同。     

复合材料-木塑组合柱轴心受压性能试验研究

以木塑复合材料、无碱玻璃纤维织物以及不饱和聚酯树脂为原料,采用真空导入工艺制造复合材料-木塑组合柱。对该组合柱进行轴心受压试验,得到其失效模式、承载力以及纵向变形等力学行为。试验结果表明:复合材料-木塑组合柱在轴压荷载作用下,主要破坏模式为轴向受压破坏,且在复合材料面层出现横向裂纹;组合柱极限承载力随着截面尺寸的增加而显著提高,而且组合柱具有良好的延性。采用考虑组合效应的分析方法对该组合柱的轴压承载力进行预测,结果表明当组合系数取0.3时,理论计算结果与试验结果吻合较好。