FRP抗震加固混凝土柱的研究与发展

简要阐述了FRP(Fiber Reinforced Polymer)复合材料在混凝土柱抗震加固领域中应用的重要意义,从加固方法、抗震加固性能和抗震加固设计三个方面,总结了国内外关于FRP抗震加固混凝土柱的最新研究成果,分析了研究中存在的不足,并对未来发展进行展望。     

FRP加固圆形混凝土桥柱的轴压强度模型研究

在对纤维增强材料(FRP)布约束混凝土柱破坏过程简化假设的基础上,根据弹性体体积应变理论推导出FRP布约束圆形轴压混凝土柱的强度模型,并与已公开发表的实验数据进行比较。分析结果表明,本文推荐的强度模型理论分析过程简单,其结果可以较好地适用于圆形混凝土轴压(桥)柱的加固设计,也为进一步研究FRP约束圆形混凝土(桥)柱的力学性能和承载力提供了条件。     

FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究进展

与普通钢筋相比,FRP筋具有轻质高强、耐腐蚀性能好等优点,但是FRP筋弹性模量较低、为线弹性材料、破坏时脆性大等特性限制了其在混凝土柱,特别是在地震地区结构工程中的应用。介绍了国内外关于FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究成果,其中包括试验研究和数值模拟研究。国内外研究表明,FRP筋取代钢筋应用于混凝土柱、混凝土框架及其节点是可行的。通过适当配置FRP筋,保证其在弹性范围内工作,则FRP筋混凝土结构能够获得较大的延性和变形能力。最后建议研究FRP筋混凝土柱的破坏模式、抗剪承载力计算、延性评价和设计理论等。系统研究FRP筋混凝土柱基本理论和设计方法具有重要的理论意义和实用价值。     

FRP锚钉锚固长度对FRP加固混凝土构件拉拔性能影响的试验研究

FRP锚钉是能有效阻止FRP加固混凝土构件界面剥离的前沿方法.为了测定FRP锚钉的不同锚固长度对FRP加固混凝土构件粘结性能的影响,采用拉拔试验,参照ACI规范的试验方法,测定了不同锚固长度下FRP加固混凝土构件的拉拔荷载.试验用不安装锚钉的控制试件和安装了15 mm、30 mm、45 mm三组FRP锚钉的试验试件,结果发现,锚固长度不同,FRP加固混凝土构件的破坏模式也各不相同,主要表现为混凝土内部浅层剥离、混凝土锥形破坏、混凝土锥形破坏联合锚钉部分拉拔破坏、混凝土浅层剥离联合锚钉断裂破坏以及FRP加固层内部浅层剥离联合部分混凝土浅层剥离破坏;FRP锚钉的锚固长度越长,加固试件的粘结性能越好;混凝土圆柱体抗压强度设计为30 MPa时,FRP锚钉的锚固长度应不得小于30 mm.试验结论可以为FRP锚钉的设计制作提供参考.     

影响FRP约束混凝土柱力学性能的参数分析

为建立FRP约束混凝土柱合理的设计方法,必需明确各因素对FRP约束混凝土柱力学性能的影响。本文归纳了已有的影响FRP约束混凝土柱力学性能的参数的研究成果,并分析了研究中存在的不足。通过对大量研究成果的总结分析,探讨了FRP约束混凝土柱有待进一步解决问题,并展望了FRP约束混凝土柱的力学性能的发展前景。     

反复荷载作用下FRP约束混凝土柱受压性能的研究综述

FRP作为一种新型高性能材料,由于其可以增加构件的强度和延性,近年来在土木工程中应用广泛,尤其适用于结构抗震加固。目前,国内外对FRP约束混凝土柱的研究主要集中于单向荷载作用,而对反复荷载作用下的研究相对较少,因此对反复荷载作用下FRP约束混凝土的受压性能进行更加深入的研究具有重要的理论意义和工程实践价值。总结了国内外学者关于FRP约束素混凝土柱和钢筋混凝土柱在反复荷载作用下受压性能的研究成果,得出了以下结论:1单向荷载作用下的应力-应变曲线可以作为反复荷载下的包络线;2反复加卸载会造成应力损失,唯一性理论不成立;3FRP布的约束效果随着截面尺寸的增加而减小。最后对今后拟开展的研究工作提出了建议与展望。     

倒角半径与加载速率对FRP弱约束方形混凝土柱的承载能力影响

为研究倒角半径和应变速率对纤维增强复合材料(FRP)弱约束混凝土方柱抗压强度的影响规律,对20个FRP弱约束混凝土方柱进行了不同加载速率的轴压试验,探讨混凝土柱倒角半径和应变速率对FRP约束混凝土力学性能的影响,并绘制了相应的应力-应变关系曲线。结果表明:随着试件倒角半径的增加,FRP弱约束混凝土的抗压强度呈现增大的趋势;随着应变速率的增大,FRP弱约束混凝土的抗压强度也呈现增大的趋势;并采用试验结果对现有的抗压强度模型进行评估,发现不同加载速率下FRP强约束混凝土圆柱的抗压强度模型可以用于预测不同加载速率下FRP弱约束混凝土方柱的抗压强度。     

FRP约束混凝土的基本力学性能

本文简述了ＦＲＰ约束混凝土柱的工作机理,并根据ＦＲＰ材料的破坏准则以及Ｍ．Ｊ．Ｎ．Ｐｒｉｅｓｔｌｅｙ提出的强度计算公式为基础,结合约束混凝土的单轴等效应力－应变关系,确定了ＦＲＰ约束混凝土的抗压强度,应力－应变关系和荷载－变形关系。     

FRP作为混凝土工程永久性模板的试验研究

本文提出了ＦＲＰ作为永久性模板的可能性,为此设计了开展了几组实验,通过测试ＦＲＰ／混合土复合梁的力学性能来探讨ＦＲＰ作为混凝土永久性模板的一些问题。     

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。     

基于长宽比变化的FRP加固混凝土轴压矩形柱的试验研究

制作了16根FRP加固混凝土矩形短柱进行轴压试验,按长宽比值不同分成4组,每组4个构件,其中1个未加固,2个无间隙粘贴FRP环向围束加固,1个有间隙粘贴FRP环向围束加固。通过考虑柱截面长宽比、FRP材料类型、粘贴方式等因素的变化,分析探讨了加固前后柱的承载力、延性、破坏形式等。试验表明,长宽比值在提高柱的极限承载力方面影响较大,而在提高柱的延性方面影响较小。根据试验数据对我国混凝土加固规范推荐的公式进行对比,提出了FRP有间隙粘贴环向围束的强度模型。     

拉挤玻璃钢筋增强混凝土研究

本文在分析比较了钢筋混凝土上用钢筋和拉挤玻璃钢筋的性能、特点的基础上,初步探讨了用拉挤玻璃钢筋增强混凝土的可行性,并给出了拉挤玻璃钢筋增强混凝土构件的截面弯矩－曲率（Ｍ－φ）关系曲线的预测,还与钢筋混凝土构件与截面弯矩－曲率（Ｍ－φ）关系曲线进行了对照。     

FRP加固钢筋混凝土结构的防腐阻锈特性研究

纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP)一般具有不透水和不透气的性质,是一种阻锈性能良好的材料.本文介绍了FRP加固锈蚀混凝土结构抗腐蚀特性的最新研究成果,分析了FRP种类、FRP树脂胶、FRP层数和纤维方向等对防腐效果的影响,并探讨了FRP加固锈蚀混凝土结构的防腐阻锈机理.     

CFRP-PCPs复合筋混凝土柱偏压柱受力性能的试验研究

通过15根碳纤维预应力棱柱体复合筋(Carbon Fiber Reinforced Plastics Prestressed Concrete Prisms,简称"CFRPPCPs复合筋")混凝土柱进行偏心受压试验,考虑相对偏心距、复合筋配筋率、CFRP筋张拉控制应力和普通钢筋配筋率4个变化参数对复合筋混凝土柱受力性能的影响。观察了试件的受力过程及破坏形态,获取了试件开裂荷载、极限承载力、荷载-侧向变形曲线等重要数据,分析了4个变化参数对CFRP-PCPs复合筋混凝土柱偏心受压作用下的开裂荷载和极限承载力的影响规律。研究结果表明:CFRP-PCPs复合筋混凝土偏压柱与普通钢筋混凝土偏压柱的受力过程及破坏形态相似,试件的开裂荷载和极限承载力均随相对偏心距的增大而降低;提高CFRP筋张拉控制应力、增大复合筋配筋率和普通钢筋配筋率均能有效提高CFRP-PCPs复合筋混凝土柱的开裂荷载和极限承载力。     

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.     

盐溶液干湿循环下GFRP管约束混凝土柱耐久性试验研究

对11根短柱,包括6根素混凝土圆柱和5根GFRP管约束混凝土柱,在盐溶液干湿循环作用下的轴心受压性能进行了试验研究。测试了盐溶液干湿环境下素混凝土圆柱和GFRP管混凝土柱轴压作用下的极限承载力和变形性能,研究了盐溶液干湿循环次数的影响,试验结果表明盐溶液干湿循环对素混凝土柱和GFRP管混凝土柱的强度以及延性都有影响,且随着干湿循环作用次数的增加,GFRP管对混凝土柱的约束作用有一定程度的降低。     

内置复材管局部弱约束混凝土方柱受压性能研究

基于约束混凝土提出一种由钢筋、混凝土及缠绕管组成的内置复合材料管局部约束混凝土组合柱(ConcreteEncased FRP Confined Concrete Sub-Columns/Cores Column,简称"CEFC"),本构件截面形式为外围的钢筋混凝土类方柱和内置于4角点的FRP管约束混凝土圆柱(Concrete-Filled FRP Tube,简称"CFFT")组合而成。通过试验研究及有限元数值模拟对钢筋混凝土柱及内置复合管局部弱约束混凝土方柱进行了轴偏压作用下力学行为的分析和比较。结果表明,弱约束CEFC典型破坏模式为局部破坏,内置CFFT可较好延缓构件整体破坏。CEFC在轴压和偏压作用下延性都有所提高,且在偏压作用下CEFC具有明显的二阶刚度,且承载力具有小幅度提高。     

混杂效应对混杂纤维混凝土力学性能的影响

讨论了玄武岩纤维与聚丙烯纤维的"纤维混杂效应"对混凝土基体力学性能的影响。结果表明,玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土(B-P HFRC)的劈裂抗拉强度和抗折强度明显高于玄武岩纤维混凝土(B FRC)和聚丙烯纤维混凝土(P FRC)。提出了"纤维混杂效应函数"的概念,利用MATLAB数据拟合的方法求得了玄武岩-聚丙烯纤维混杂效应函数,对其求极值获得了玄武岩-聚丙烯混杂纤维对混凝土力学性能改善最佳的体积掺加率。