钢-连续纤维复合筋嵌入式加固RC梁承载力分析

新型钢-连续纤维复合筋（SFCB）是一种以普通钢筋为内芯,外包纵向连续纤维的新型筋材。SFCB由于良好的力学性能、高耐久性和高性价比而在嵌入式加固中具有独特的优势。对SFCB嵌入式加固RC梁的承载力分析方法进行介绍,首先根据平截面假定及力的平衡,提出了SFCB嵌入式加固钢筋混凝土梁非粘结破坏时的受弯承载力计算方法;然后对嵌入式加固RC梁始于加载点附近开始的剥离破坏现象进行了理论分析,并给出了是否会发生粘结剥离破坏的判别方法和极限承载力的计算方法;最后,将计算结果与嵌入式加固RC梁试验结果进行了比较,认为该方法对破坏模式和极限承载力的预测均具有较好的精度。     

钢-连续纤维复合筋（SFCB）嵌入式加固混凝土梁试验研究

通过1根对比梁、4根钢-连续纤维复合筋(SFCB)及1根CFRP筋嵌入式加固钢筋混凝土梁的抗弯试验,从各阶段荷载、截面刚度、延性、裂缝情况等方面对其抗弯加固性能进行了全面的比较分析.试验证明,嵌入SFCB抗弯加固能同时显著提高受弯构件正常使用阶段的刚度和极限阶段的承载力,在具有CFRP筋材理想耐腐蚀性能的同时,而成本却远低于目前所用的CFRP筋,是一种高性能低成本的高效加固方式.     

钢-连续纤维复合筋(SFCB)力学性能试验研究与理论分析

本文对工业化制备的钢-连续纤维复合筋(SFCB)制品进行了单向拉伸和反复拉伸试验,观察其破坏过程和破坏特征,测定其初期刚度、二次刚度、屈服强度、极限强度、卸载刚度、残余变形。试验结果表明,SFCB的荷载-应变关系曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线,钢筋屈服后SFCB具有稳定的二次刚度、小的残余变形和良好的可恢复性能。根据材料的复合法则推导出了SFCB单调加载下应力-应变关系的理论计算模型,针对根据现有钢筋和纤维材料恢复力模型直接采用复合法则得到的SFCB反复拉伸的理论模型和试验结果误差较大的情况,基于SFCB反复拉伸的荷载-应变试验曲线特征,经过统计分析,构建了SFCB反复拉伸下应力-应变关系恢复力模型,该模型良好地揭示了SFCB在反复加载下其卸载模量随塑性发展而逐渐退化的规律,与试验数据进行比较,发现均吻合较好,证明了可以通过理论计算对SFCB的力学性能进行预测和设计。     

高变形能力螺栓抗剪连接件抗剪承载力理论分析与验证

螺栓抗剪连接件是实现装配式钢-混凝土组合构件的可拆卸功能的基本元素之一。针对螺栓抗剪连接件变形能力不足的问题,提出了一种高变形能力的插块式螺栓抗剪连接件(plug-type bolted shear connector, PTBSC)。试验和有限元分析表明,PTBSC的剪切-滑移关系曲线存在明显的屈服点和极限点,曲线呈现出近似双线性特征。同时,曲线有较大的屈服后刚度(为初始刚度的1/3~1/2),以及较大的屈服后承载力储备(极限承载力接近2倍的屈服承载力),其屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的评价方法有待研究。针对PTBSC的屈服抗剪承载力,从PTBSC的受力机理出发,推导了其理论计算公式。为检验所提出PTBSC屈服抗剪承载力的计算公式准确性,将理论计算结果与有限元分析结果进行比较验证。对比发现,PTBSC屈服抗剪承载力的理论计算公式具有较高预测精度,误差在正负20%之内,离散系数不超过13%。对该文提出的屈服抗剪承载力计算公式作参数影响分析,考察其随不同参数的变化规律。增大螺栓直径和螺栓强度等级可显著提高PTBSC的屈服抗剪承载力;增大集中变形段长细比会减小屈服抗剪承载力,增大插块材料抗压强度可提高PTBSC屈服抗剪承载力,当强度大于100 MPa,屈服抗剪承载力基本保持不变。针对PTBSC的极限抗剪承载力,通过对有限元结果进行统计分析标定其经验系数。当PTBSC的螺栓极限抗剪承载力表示为0.7倍的极限抗拉承载力,此时误差在20%之内,可较好地预测PTBSC的极限抗剪承载力且具有一定安全储备。     

钢-连续纤维复合筋（SFCB）增强混凝土柱抗震性能初探

为验证具有稳定二次刚度的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱在地震作用下有较小的残余变形和良好的可修复性,本文首先基于纤维截面模型,利用有限元软件Opensees对SFCB增强的混凝土柱在往复荷载下的受力性能进行了数值模拟,然后介绍了SFCB增强混凝土柱在低周反复荷载作用下的部分试验结果,通过计算值与试验结果的比较,两者吻合良好,且都证明了SFCB增强混凝土柱具有明显而稳定的二次刚度和屈服后残余变形小的特性.最后通过对SFCB增强混凝土柱与普通RC柱的非线性动力时程分析进一步表明,在罕遇地震作用下,SFCB增强混凝土柱具有残余变形小,可修复性强的抗震性能.     

钢-连续纤维复合筋（SFCB）单向拉伸力学性能试验研究

首先针对钢-连续纤维复合筋(SFCB)的特点设计了一套单向拉伸的试验装置和方法,然后对工业化制备的SFCB制品进行了单向拉伸试验,观察其破坏过程和破坏特征,测定其初期弹性模量、二次刚度、屈服强度、极限强度.试验结果表明.SFCB的应力-应变关系曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线,钢筋屈服后SFCB具有稳定的二次刚度.根据材料的复合法则推导出SFCB单向拉伸的理论计算模型,并与试验数据进行比较,发现吻合得较好,证明了可以根据复合法则对SFCB的性能进行预测和设计.     

钢-连续纤维复合筋（SFCB）的生产制备研究

提出一种钢筋与连续纤维复合而成的钢-连续纤维复合筋(SFCB)新型增强材料.首先介绍了试验室手工制备SFCB的研究工作,在大量探索性试验研究的基础上,提出SFCB的理想构造形式;然后具体介绍工业化制备SFCB各个组分的材料性能、SFCB生产过程以及关键工艺,工业化生产出SFCB制品;最后对SFCB与传统的钢筋以及ERP筋的性能和价格做了综合比较,表明SFCB不仅具有了良好的力学性能,同时相对于FRP棒材还具有较明显的价格优势,是一种综合性能优越的新型筋材,为SFCB的大量生产和推广应用打下了很好的基础.     

FRP网格约束混凝土圆柱的抗震性能

对纤维增强聚合物(FRP)网格约束混凝土圆柱进行了轴压荷载试验;给出了FRP网格侧向约束强度和侧向约束刚度计算公式及FRP网格约束混凝土圆柱的应力-应变关系模型确定方法.在此基础上,进一步完成了FRP网格加固钢筋混凝土圆柱在低周反复荷载作用下的试验,重点探讨了FRP网格加固用量及FRP网格中纵筋是否锚入柱底座对试件承载力和变形能力的影响.结果表明,FRP网格约束后混凝土圆柱的强度和延性有明显提高,约束后的应力-应变关系曲线有无软化段主要与FRP约束量有关,FRP网格加固能明显提高钢筋混凝土结构的承载力和延性等抗震性能.     

可恢复功能装配式钢框架梁柱节点力学性能研究

装配式钢结构具有施工快、工期短、污染小的优点。基于此,提出一种由方钢管柱、H型钢梁、保险丝、高强螺栓和现浇楼板组成的可恢复功能装配式钢框架梁柱节点,并变换保险丝处梁间缝隙宽度、保险丝长细比和保险丝屈服强度三个参数,共建立了13个有限元模型进行分析。研究结果表明：保险丝能够实现损伤控制,保护主体结构免受损伤;保险丝处梁间缝隙宽度大于5mm时,可以保证梁段不发生碰撞,损伤集中在保险丝处,工程应用中建议采用10mm的缝隙宽度;保险丝长细比为43时,能够保证可恢复功能装配式钢框架梁柱节点具有足够的承载能力;当主体结构选用Q345B钢材时,保险丝宜采用Q235B钢材,以实现保险丝的损伤控制。     

可拆卸组合梁剪力连接件抗剪性能数值分析

为避免传统螺栓剪力连接方式的缺陷,提出了一种用于可拆卸组合梁的新型插块式螺栓剪力连接件。以螺栓直径、缩颈杆段长度、插块材料和插块尺寸为研究参数,共设计了9个静力推出试件,研究了插块式螺栓剪力连接件的抗剪性能。以推出试件为原型,建立ABAQUS有限元分析模型进行数值分析,并通过试验进行验证。结果表明:插块式螺栓剪力连接件的荷载-滑移曲线呈现出预期的明显二次刚度特性,具有良好的剪切滑移延性; 破坏模式为预设的缩颈杆段区段内的螺栓发生剪断,而此时预制混凝土板和钢梁无明显损伤; 增大螺栓直径可以显著提高连接件的抗剪承载力和抗剪刚度; 增加缩颈杆段长度可以提高连接件延性变形能力,但会降低连接件屈服抗剪承载力和抗剪刚度,对极限抗剪承载力则无显著影响; 相比于普通混凝土和高强砂浆,使用超高性能混凝土作为插块材料使得插块式螺栓剪力连接件的抗剪承载力和抗剪刚度均得到了提高; 插块尺寸对连接件力学性能没有明显影响,但螺栓缩颈杆段和混凝土板预留孔孔壁之间应确保螺栓有足够的剪切滑移变形空间。