纤维增强复合材料结构局部形状与环境腐蚀速率的关系研究

纤维增强复合材料(FRP)结构在外部环境作用下,不同位置的腐蚀速率并不一致,与该位置处FRP形状和环境作用有关。由于FRP结构形状多变的特点,常在梁柱交界处、FRP型材棱角处存在内凹角和外凸角,这些位置结构的腐蚀往往最为严重。本文对环境作用下FRP结构棱角处腐蚀速率的差异进行了理论分析和数值模拟。利用菲克定律下的扩散规律和有限元软件,计算了构件棱角不同角度与扩散速率的关系。定义并计算了棱角处于不同角度时的局部影响系数,结果表明,内部凹角对结构的腐蚀呈减弱影响,外部凸角对腐蚀呈放大效应。利用粒子抛射沉积与环境沉积的相似性,采用蒙特卡罗方法建立了不同粒子数目的粒子抛射沉积模型。定义并计算了角部的环境富集系数,分析发现凹角处会对环境产生汇集作用,凸角对环境分布影响相对较小。综合考虑了棱角对扩散速率的影响和环境富集的影响,定义并计算了结构形状影响系数,结果表明,结构物表面凸出和凹陷处更易受到环境腐蚀,结构耐久性设计时应考虑在棱角进行特殊防护设计。通过计算的结构形状影响系数可以为耐久性定量设计提供计算支持。     

配HRBF500级钢筋混凝土梁受弯承载力试验

试验设计制作了7根配有500 MPa细晶粒高强钢筋的钢筋混凝土梁,通过变化保护层厚度、纵筋配筋率、混凝土强度等因素,分析研究高强钢筋混凝土梁的承载力.试验结果表明,应用了500 MPa细晶粒高强钢筋的混凝土梁承载力的实测结果与计算值比较接近,可以继续沿用现有的规范计算模式.     

高强箍筋混凝土简支梁抗剪承载力试验研究

通过对14根500 MPa细晶粒钢筋、1根400 MPa及1根600 MPa钢筋做箍筋的混凝土简支梁在集中荷载作用下的试验,观测了不同混凝土强度、不同剪跨比、不同箍筋强度、不同配箍率、不同截面尺寸条件下试件的裂缝、挠度、承载力及破坏形态;并将实测值与有关公式的计算值进行了比较.试验结果表明,构件的斜截面承载力仍可按现行《混凝土结构设计规范》的相关公式进行计算,并有足够的安全储备.     

纤维增强复合材料与现代基础设施建设

高性能纤维增强复合材料(Advanced Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)应用于基础设施建设中是近年来国际上研究的热点,结合"八六三"项目开展了基础设施建设用高性能低成本的FRP材料及其关键应用技术的开发工作,取得了一系列成果.在材料改性研究以及产品开发方面,通过纤维混杂改性,开发出适用于不同工程要求的单一品种纤维和混杂纤维的FRP产品及配套树脂材料、配套设备机具等;在关键应用技术开发方面,根据工程需要,开发出钢结构加固技术、砌体结构加固技术、预应力加固技术、结构无损检测技术等基础设施建设中应用FRP材料的关键技术;在规范标准编制方面,主持编制国家规范标准4项,1项已获批准实施,其它3项正在按计划进行;在工程应用方面,应用自主开发的材料和技术,改造、加固工程100多项,创造了巨大的经济效益及广泛的社会效益.这些工作极大地推进了我国在基础设施建设用FRP技术领域的发展.     

碳纤维筋锚固性能试验研究

为了改善CFRP筋粘结型锚具的锚固性能,通过静载试验研究了粘结介质、CFRP筋不同表面形状、锚固长度、锚固端处理方式对锚固性能的影响。结果表明,在其它条件相同的情况下,环氧结构胶对CFRP筋的锚固性能较好,膨胀混凝土较差;CFRP筋的表面形状显著影响其锚固性能;CFRP筋锚固端环氧胶膜粘石英砂对锚固性能最好,环氧树脂粘砂次之,打磨处理最差;5mm和7mm光圆筋,建议进行环氧胶膜粘砂,锚固长度为250mm时,锚固效果最佳;8mm和16mm螺纹筋,环氧树脂粘砂,在锚固长度为250mm、330mm时,可使材料充分发挥性能。     

FRP加固混凝土箱型梁的抗剪贡献计算方法研究

简要介绍了目前已有的FRP加固混凝土梁抗剪承载力的计算方法。考虑混凝土箱型梁斜裂缝的分布规律对FRP应变分布的影响和腹板侧移变形对FRP-混凝土界面粘结性能的弱化影响,给出了FRP抗剪加固混凝土箱型梁平均有效应变的确定方法,进而提出了加固混凝土箱型梁FRP抗剪贡献的计算方法,通过与试验结果的对比,本文提出的计算方法的计算结果与试验值吻合较好。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁锚固方式试验研究

预应力碳纤维布加固混凝土结构技术是一种加固效果明显、应用前景广阔的加固技术,在这项技术中对锚固方式的研究是一个至关重要的问题。通过对两组试件共7根混凝土梁布置不同的U形箍加载试验,详细分析了不同U形箍布置的锚固效果,提出了预应力碳纤维布加固技术中U形箍的布置原则,对此项技术的设计及施工有指导意义。     

浸渍树脂快速与自然老化试验对应关系

随着FRP加固结构的广泛应用,其耐久性问题也日益突出并受到关注。浸渍树脂作为复合材料的原料之一以及FRP与结构的粘结材料,其耐久性直接影响FRP加固结构的效果。通过对两种浸渍树脂进行快速老化和自然老化试验,在试验的基础上分析并计算了二者的对应关系。结果表明,树脂在自然环境中受各种老化因素共同的作用要比单一因素作用大得多。     

海水对树脂耐久性影响的分析

研究了海水腐蚀环境对树脂基本力学性能的影响。将两种树脂各25个试件置于实验室条件下的海水腐蚀环境中老化,其间每隔一定时间做拉伸试验,得到两种树脂的强度、弹性模量和伸长率对时间的变化规律,在此基础上经过拟合得到树脂的强度模型并提出强度公式。试验结果表明,海水腐蚀环境对树脂的影响比较大。     

海水对CFRP-混凝土界面影响的试验

主要研究了海水腐蚀环境对CFRP-混凝土界面的基本力学性能的影响。通过面内单剪试验,研究了粘贴碳纤维布的拉剪试块在不同工况下的界面性能,通过对比分析,得到了海水腐蚀环境下界面性能的变化规律。