高温下GFRP筋和混凝土粘结性能的实验研究

为了研究高温下GFRP筋和混凝土的粘结性能,采用直径8 mm的GFRP筋和100 mm×100 mm×100 mm立方体混凝土试块组成的粘结试件,在20～190℃温度范围内选定5种工况,进行了一系列GFRP筋和混凝土之间的粘结性能实验.为了获得2种材料的力学性能,实验中测量了GFRP筋在高温下的抗拉强度以及混凝土的抗压强度.实验分别测量了不同温度条件下GFRP筋和混凝土之间的粘结强度、残余粘结应力以及不同时刻粘结实验段两端(包括自由端和加载端)的滑移量值.基于实验结果确定出了粘结滑移方程的参数,为理论分析两种材料的粘结滑移本构关系提供了有效的帮助.     

高温下FRP筋与混凝土的粘结性能

为研究FRP筋与混凝土在高温下的粘结性能,对表面喷砂的GFRP、BFRP筋混凝土进行了高温下的拉拔试验,得到20～350℃温度范围内粘结强度及滑移曲线随温度的变化规律.试验结果表明,高温下FRP筋与混凝土粘结性能的衰减集中出现在树脂的玻璃软化温度区间,结合材料热分析的试验结果,本文提出了FRP筋与混凝土的粘结强度随温度的衰减模型,该模型以树脂玻璃化温度t和热分解温度n为控制参数,具有较强的通用性并可应用于其他树脂材料和纤维类型的FRP筋中.高温中FRP筋与混凝土的粘结破坏模式为FRP主筋与喷砂层间的界面剥离破坏,根据高温下二者粘结受力的特点,本文首次提出了高温中FRP筋与混凝土的四阶段粘结滑移模型,该模型以常温下的CMR、mBEP模型为原型,通过回归高温拉拔试验的变化规律以得到模型中的各项参数.经验证该滑移模型与常温及高温拉拔试验结果具有较好的吻合性,可指导应用于FRP筋混凝土构件的抗火设计中.     

纤维增强塑料筋与珊瑚混凝土粘结滑移本构模型

鉴于ＦＲＰ筋与钢筋之间、珊瑚混凝土与普通混凝土之间的物理力学特性差别,现有的钢筋－混凝土粘结滑移理论无法准确描述ＦＲＰ筋－珊瑚混凝土间的粘结滑移行为。在已有研究成果和试验的基础上,建立了适用于ＦＲＰ筋与珊瑚混凝土粘结滑移本构模型,并求解基于该模型上升段的粘结－滑移微分方程解答,利用该模型推导出ＦＲＰ筋在珊瑚混凝土构件中的最小锚固长度的理论公式,并引入珊瑚混凝土修正系数。结果表明：该模型测算结果与试验数据吻合良好,研究成果为ＦＲＰ筋与珊瑚混凝土的粘结理论研究提供了有益的参考。     

GFRP筋加强混凝土的粘结性能研究

采用拔出试验研究分析了玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋和呋喃混凝土、普通水泥混凝土之间的粘结性能，比较了对GFRP筋表面进行不同方法处理后的拔出强度，并对GFRP筋加强呋喃混凝土梁进行了弯曲试验分析，结果表明当对GFRP筋表面进行缠绕纤维等处理后它与混凝土之间的粘结强度将得到较大提高，相对于普通混凝土来说GFRP筋与呋喃树脂混凝土之间具有更好的粘结性能，并且在粱中使用GFRP筋代替普通钢筋可以使梁承受更高的破坏荷栽和更好的防腐性能。     

FRP筋与混凝土粘结性能研究进展及本构模型改进

近年来,FRP（纤维增强聚合物）筋代替钢筋在混凝土结构中得到越来越广泛的应用。与钢筋相比,FRP筋具有各向异性、非均质、表面形式不同等特性,这导致FRP筋与混凝土之间的粘结机制不同于钢筋与混凝土。为全面了解FRP筋与混凝土之间的粘结性能,收集数据建立由342个拉拔试验试件组成的数据库,分析粘结性能与各因素之间的关系,对没有达成一致结论的观点进行补充和讨论,分析高温、冻融循环、电解质溶液对FRP筋与混凝土粘结性能的影响;校核常用的粘结-滑移本构模型的计算精度,基于建立的试验数据库,提出新的精度更高的粘结-滑移本构上升段表达式。     

纤维增强塑料筋与混凝土粘结性能研究

纤维增强塑料是一种高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳的新型复合材料,近年来,纤维增强塑料代替钢筋与预应力钢筋被广泛应用与混凝土结构之中,本文通过对12个150mm×150mm×150mm混凝土与GFRP筋粘结试件的试验研究,研究了GFRP筋直径及混凝土强度对粘结强度的影响,总结了粘结性能随埋长、纤维类型及表面形式的变化规律.     

FRP筋与混凝土粘结滑移试验研究

目的 探讨FRP筋混凝土试件的受力过程和破坏形式,建立FRP筋与混凝土粘结-滑移本构关系模型.方法 对84个FRP筋混凝土试件进行单端拉拔试验,分析试验结果 ,对试件荷载(粘结应力)-滑移关系曲线进行研究.结果 试验结果 表明,试件的受力过程划分为两种形式,即肋未剥离劈裂破坏和肋剥离断裂破坏.肋未剥离劈裂破坏的受力过程分为微滑移、滑移、劈裂、下降和残余阶段;肋剥离断裂破坏的受力过程分为微滑移、滑移、剥离断裂和下降阶段.结论 FRP筋混凝土试件的受力过程和破坏形式与FRP筋表面肋有重要关系;基于肋未剥离劈裂破坏的试验结果 建立的FRP筋与混凝土粘结-滑移本构关系模型能够比较真实地反映试件粘结滑移全过程实际受力特征.     

纤维增强塑料筋锚杆锚固性能的数值分析

将纤维聚合物筋锚杆与锚固体之间的粘结层简化为粘结界面,以纤维聚合物筋锚杆、锚固体的应力应变本构关系以及纤维聚合物筋锚杆与锚固体的非线性粘结滑移本构关系为基础,利用数值叠代和递推计算方法实现了纤维聚合物筋锚杆与锚固体锚固性能的计算机模拟试验,并以纤维聚合物筋与混凝土的粘结锚固问题为例进行了数值分析,得到了纤维增强塑料筋与混凝土的加载端拔出力与滑移的关系.     

无粘结部分预应力纤维聚合物筋混凝土梁试验

目的研究无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件的受力性能,荷载作用下CFRP筋应力增量、受弯构件变形以及裂缝分布特征.方法设计制作4根简支试验梁,梁中以CFRP筋作无粘结预应力筋、普通钢筋作非预应力筋,对试验梁在两点进行分级加载,根据各梁试验结果对这类梁的受力性能展开研究.结果试验梁的裂缝分布比较均匀,且主要集中在纯弯曲段;混凝土的开裂对梁的变形及CFRP筋应力增量影响不大,而非预应力钢筋屈服后,试验梁变形及CFRP筋应力增量明显增大,且CFRP筋极限应力增量受综合配筋指标影响显著;提出了以综合配筋指标为自变量的无粘结CFRP筋极限应力增量计算公式.结论无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件有良好的力学性能,试验结果为开展这类梁的设计研究提供了理论依据.     

FRP筋呋喃树脂混凝土梁蠕变性能试验研究

首先对呋喃树脂混凝土梁和FRP筋加强呋喃树脂混凝土梁的弯曲蠕变特性进行了试验研究与分析，采用四点弯曲试验方法分别得到了梁在不同荷载水平作用下的蠕变曲线，对其粘弹性性质进行了分析。结果表明，FRP筋不仅提高了呋喃树脂混凝土梁的初始刚度和强度，而且明显地降低了梁的蠕变变形。其次，运用最小二乘法确定蠕变模型参数，分别建立了呋喃树脂混凝土梁和FRP筋加强呋喃树脂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筋呋喃树脂混凝土结构设计具有重要的工程实用价值。     

纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能的计算方法

在试验研究的基础上，结合纤维增强塑料筋混凝土梁的受弯破坏特点，探讨了纤维增强塑料筋混凝土梁的非线性全过程数值分析方法。通过对受压区和受拉区混凝土应力－应变关系曲线的简化，建立了纤维增强塑料筋混凝土梁弯距曲率的计算模式，提出了纤维增强塑料筋混凝土梁弯距曲率的简化计算公式以及相应的荷载挠度的计算公式。将该简化方法、非线性全过程数值分析方法与试验数据进行了比较分析，三者符合较好。     

纤维增强塑料筋混凝土梁延性的计算方法

根据纤维增强塑料筋(FRP筋)及其混凝土梁的力学性能,建立了纤维增强塑料筋混凝土梁达到纤维增强塑料筋名义屈服强度的截面曲率和梁最终破坏的截面曲率的表达式.以此为基础,探讨了纤维增强塑料筋混凝土梁截面曲率延性的计算方法.结果表明,纤维增强塑料筋混凝土梁截面曲率延性系数分别随纤维增强塑料筋配筋率的减小和混凝土强度的提高而增大.     

玻璃钢筋增强树脂混凝土梁的弯曲性能研究

对玻璃钢筋增强树脂混凝土(GFRP)梁进行弯曲性能试验研究，并在现有的玻璃钢筋增强水泥混凝土梁分析模型的基础上，提出了用于玻璃钢筋增强树脂混凝土梁挠度计算的修正模型。利用该修正模型对梁内部出现微裂纹后的挠曲性能进行评估，其结果与实测结果吻合较好。     

FRP加固钢筋混凝土结构阻锈性能的研究

研究了纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer/plastic,FRP)加固锈蚀混凝土结构抗腐蚀特性,并与2种常用的阻锈材料(硅烷和Sika903)进行了比较.试验研究了FRP种类(碳纤维布(carbon fiber reinforced poly-mer/plastic,CFRP)、玄武岩纤维布(basalt fiber reinforced polymer/plastic,BFRP)和聚乙烯纤维布(polyethylene fiber reinforced polymer/plastic,PEFRP))、环氧树脂对阻锈性能的影响,试验研究表明:几种阻锈材料表现出不同的阻锈能力,CFRP、BFRP和PEFRP加固试件的理论锈蚀率(由实测的腐蚀电流确定)分别是标准试件(未保护试件)的13.9%、23.6%和17.2%;硅烷保护试件的理论锈蚀率与FRP系列差别不大,是标准试件的22.5%;Sika903阻锈蚀能力稍差,理论锈蚀率是标准试件的44.3%;单独使用环氧树脂可以取得良好的阻锈效果,理论锈蚀率是标准试件的20.7%.     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土的抗腐蚀性能和黏结性能

碳纤维复合材料(CFRP)具有不透水和不透气的性质,是一种阻锈材料;同时具有高强度和优异的耐腐蚀能力,可用于加固维护处于腐蚀环境的钢筋混凝土结构.本文试验研究了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土试件再次受到腐蚀作用时的抗腐蚀能力和黏结性能,并与传统的防腐维护材料(硅烷和聚合砂浆)进行了对比.试验研究表明:CFRP不仅能阻止混凝土中钢筋的进一步锈蚀,并且能提高锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结强度.     

锈蚀钢筋与混凝土间粘结力和滑移量静力分析

建立了锈蚀钢筋与混凝土间粘结力和滑移量静力分析模型,利用复势函数方法和线性本构滑移模型,获得了反平面剪切载荷作用下锈蚀钢筋混凝土界面上,不同点的粘结力和滑移量封闭形式解析解。研究了钢筋锈蚀率、钢筋直径、混凝土保护层厚度、反平面剪切载荷、箍筋间距和箍筋直径对锈蚀钢筋与混凝土间粘结力和滑移量的影响,为进一步研究锈蚀后钢筋混凝土结构的力学性能提供理论依据。     

纤维增强复合材料(FRP)的研究与应用

在介绍了纤维增强复合材料（FRP）的材料性能及其应用形式和应用领域的基础上，对FRP的研究与应用进行了总结和回顾，同时指出了存在的一些问题。然后介绍了碳纤维布修复补强工法，目的是使FRP更利于土木工程的应用，增强结构的使用性能。主要的方法是理论和实践相结合。结果表明，加固后的建筑结构性能良好。所以运用FRP对结构进行加固是一种行之有效的方法，具有很大的发展空间及前景。     

硫酸盐溶液干湿循环对FRP加固混凝土梁抗剪性能的劣化作用

为了研究和分析CFRP加固混凝土梁在沿海恶劣条件下的耐久性问题, 进行了人工模拟硫酸钠溶液干湿循环试验, 重点研究了硫酸盐溶液干湿循环因素对CFRP加固混凝土梁抗剪性能的劣化影响.研究结果表明:硫酸盐溶液干湿循环对加固梁极限荷载有明显影响, 极限承载力有明显下降, 对FRP的有效应变也有较大影响, 但没有改变应变的分布规律.