BFRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯性能试验研究

设计制作10根梁,包括1根玄武岩纤维(BFRP)筋混凝土梁、1根钢筋混凝土梁以及8根BFRP/钢筋混合配筋混凝土梁。通过试验研究了高配筋率及低配筋率下不同配筋面积比对混合配筋混凝土梁受弯性能的影响,分析其承载力、破坏形态、变形性能、裂缝发展及延性性能,并与BFRP筋混凝土梁以及钢筋混凝土梁进行了对比。结果表明,BFRP/钢筋混合配筋梁的破坏形式包括两种:高配筋率混合配筋梁钢筋屈服后受压区混凝土压碎;低配筋率混合配筋梁则在钢筋屈服后BFRP筋被拉断,梁发生脆性破坏。混合配筋混凝土梁荷载-挠度曲线表现出以试件开裂和钢筋屈服为转折点的三线性特征。混合配筋混凝土梁极限承载力稍低于BFRP筋混凝土梁,但高于钢筋混凝土梁,且随着配筋面积的增加而增加。混合配筋混凝土梁的延性系数均比钢筋混凝土梁大,且配筋率越低,配筋面积比越大,延性系数越高。要满足结构抗震设计规范要求,建议配筋面积比不小于0.6。     

BFRP筋钢纤维再生混凝土梁抗弯性能试验研究

为了研究不同钢纤维体积掺量vsf(0. 5%、1%、1. 5%、2%),纵筋配筋率ρ,再生骨料取代率R(0、50%、100%)对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁(BFRP-SFRAC梁)抗弯性能的影响,本文对9根BFRP-SFRAC梁和1根钢筋钢纤维再生混凝土梁(对比梁)进行了抗弯试验,分析了其破坏形态、承载力变化过程及挠度变形等情况。结果表明:BFRP-SFRAC梁在达到极限承载力后,其荷载-挠度曲线下降段平滑,表现出较好的延性特征。BFRP-SFRAC梁的抗弯承载力受配筋率ρ和钢纤维体积掺量vsf的影响较大,受再生骨料取代率R的影响较小。随着钢纤维体积掺量vsf的增加,BFRP-SFRAC梁的初裂荷载和极限荷载均增加,但并不一直呈线性增长,而挠度变形有所减小。与对比梁相比,BFRP-SFRAC梁的初裂荷载略低,但极限荷载却明显提高。     

玄武岩纤维筋增强再生混凝土梁抗剪性能的试验研究

为研究BFRP筋再生混凝土梁的受剪性能,对纵筋为BFRP筋的无腹筋和有腹筋梁的破坏形态,挠度变化,纵向受力钢筋、箍筋应变和极限承载力等受力性能进行了试验研究,并与同尺寸纵筋为钢筋的再生混凝土梁进行对比分析。结果表明:BFRP筋再生混凝土梁均发生剪切破坏,而同等配筋条件下的钢筋再生混凝土梁在配置箍筋后由剪切破坏变为弯曲破坏;箍筋对BFRP筋梁抗剪承载力的提高更显著;有腹筋的BFRP筋再生混凝土梁的延性较无腹筋梁更好;箍筋抗剪作用的发挥与梁剪切斜裂缝的位置、倾角相关。     

玄武岩纤维筋全再生混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

通过4根玄武岩纤维筋与4根钢筋再生混凝土无腹筋梁的受剪试验,研究采用100%粗骨料取代率的再生混凝土梁的裂缝开展、破坏等情况;分析不同纵筋类型下,剪跨比、纵向配筋率和混凝土抗压强度对梁开裂荷载、极限承载力和跨中挠度变化的影响。比较中国规范(GB 50608—2010)、美国规范(ACI 440.1R-06)、加拿大规范(CSA.S 806-12)中规定的计算方法对玄武岩纤维筋再生混凝土梁受剪承载力的适用性。研究结果表明:钢筋再生混凝土梁的受力性能类似于传统的钢筋混凝土梁,而玄武岩纤维筋再生混凝土梁在荷载作用下,裂缝扩展较快且宽度更大;中国规范(GB 50608—2010)对试验梁抗剪承载力的计算值过于保守,美国规范(ACI 440.1R-06)最为接近,加拿大规范(CSA.S 806-12)次之。     

BFRP筋再生混凝土梁挠度试验研究

通过4根BFRP筋再生混凝土梁和4根钢筋再生混凝土梁,对比分析在加载过程中的挠度变化情况。试验结果表明,在相同荷载作用下,BFRP筋再生混凝土梁的挠度比钢筋再生混凝土梁的挠度大;但BFRP筋再生混凝土梁的延性比钢筋再生混凝土梁的延性差。随着截面高度和配箍率的增大,试验梁的挠度均减小。参照不同的混凝土结构设计规范进行挠度计算,计算结果表明,在试验梁处于正常使用阶段时,计算值与试验值吻合良好。     

BFRP筋混凝土无腹筋梁抗剪性能试验研究

为研究骨料种类对BFRP筋混凝土梁抗剪性能的影响,以剪跨比和混凝土抗压强度为变量,完成了对称集中荷载作用下5根BFRP筋普通混凝土和5根再生混凝土无腹筋梁抗剪试验,并分析了试件裂缝发展、破坏形态及不同剪跨比和混凝土强度对构件跨中挠度、开裂荷载和极限荷载的影响,且参照相关规范对构件抗剪承载力进行计算分析.结果表明:再生混凝土梁的变形及裂缝发展形态与普通混凝土梁基本相似,再生混凝土梁的开裂荷载与极限荷载均低于普通混凝土梁;同一荷载对应的试件跨中挠度随剪跨比的增加而增大,混凝土抗压强度对试件跨中挠度无明显影响;试件开裂荷载与极限荷载均随着剪跨比的增大而减小,随着混凝土抗压强度的增大而增大;美国ACI 440.1R-06规范对试验梁抗剪承载力的计算最合理.     

不同取代率和配筋率对RAC梁受弯性能影响试验研究

为了研究RAC梁在不同取代率和不同配筋率下其正截面受弯破坏形态和受弯性能,采用再生骨料取代率为0％、30％、60％和100％共4种,配筋率为0.433％、1.76％和2.62％共3种,在不同工况下设计并制作了6根RAC梁,试验采用四分点加载方案,对不同取代率和配筋率下正截面受弯RAC梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、挠度以及跨中截面应变等进行了试验研究.试验结果表明:RAC梁与普通混凝土梁破坏形态基本相同,均经历弹性、带裂缝工作以及破坏三个阶段;RAC受弯梁正截面符合平截面假定;不同取代率下RAC梁开裂荷载非常接近,但屈服和极限荷载受再生骨料取代率的影响比较明显,其中普通混凝土梁屈服和极限荷载最大,而后随取代率的增加而随之增大;配筋率越大,受弯承载力越大,且开裂荷载随配筋率的增加而略有增加,屈服和极限荷载增幅较大;变形随配筋率的增加而变化幅度相对较低.     

后张无黏结预应力BFRP筋混凝土梁受弯性能试验研究

采用后张法,制作了玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）无黏结部分预应力混凝土梁、BFRP筋无黏结全预应力梁以及对比用BFRP筋非预应力梁,对其受弯性能进行对比试验,并对BFRP筋无黏结部分预应力梁中非预应力钢筋的配筋率对受弯性能的影响进行了研究。结果表明,对BFRP筋施加预应力,可以明显提高梁的抗裂度,有效减小梁的挠度和裂缝宽度,改善BFRP筋混凝土梁的正常使用性能;与全预应力梁相比,配置有非预应力钢筋的部分预应力BFRP筋梁的延性更好;且随着非预应力钢筋配筋率的增加,梁的屈服荷载和极限荷载随之提高,裂缝间距、极限裂缝宽度则随之减小。     

先张法预应力玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能试验研究

采用先张法工艺设计制作了1根全预应力玄武岩纤维增强塑料筋(BFRP筋)混凝十梁,2根部分预应力BFRP筋混凝土梁和1根普通BFRP筋混凝土梁,对其进行三分点加载试验,主要测试了构件的开裂荷载、裂缝和挠度发展情况、屈服荷载和极限荷载等性能。结果表明,对BFRP筋施加预应力,可以提高梁的杭裂度,有效减小梁的挠度和裂缝宽度;非预应力钢筋的配筋率越大,梁的极限抗弯承载力越大,在BFRP筋配筋率相同的情况下,全预应力梁和非预应力梁的极限抗弯承载力相当;在预应力梁中采用非预应力钢筋,可以减小裂缝宽度间距,并且提高梁的延性;全预应力梁和非预应力梁在纯弯段上的裂缝数量和裂缝分布基本相同,部分预应力梁的裂缝数量明显多于全预应力梁和非预应力梁。     

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能研究

设计并制作了3根玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）混凝土梁,并对其进行三分点加载试验,主要测试了构件的开裂荷载、裂缝和挠度发展情况以及极限荷载等。结果表明,受BFRP筋线弹性的材料性质、较低的弹性模量等因素的影响,BFRP筋混凝土梁的受弯工作具有以下特点：(1)构件均发生脆性破坏;(2)构件的开裂荷载和开裂前的挠度受BFRP筋配筋率的影响很小;(3)构件的极限荷载随BFRP筋配筋率的增加而增大;(4)构件的荷载－挠度曲线在混凝土开裂前后均为线性,其转折点对应构件开裂。     

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯破坏形态有限元分析

设计并制作了3根新型的玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）增强混凝土梁,并对其进行三分点加载试验和有限元分析。结果表明,BFRP筋混凝土梁的受弯破坏形态有别于传统的钢筋混凝土梁,其破坏截面均位于加载点附近。梁内的销栓作用对BFRP筋的受力非常不利;较大的裂缝宽度不仅会影响到BFRP筋混凝土梁的正常使用,还会影响到梁的受弯破坏形态;BFRP筋突出的表面变形特征、较低的横向抗剪强度和弹性模量等对上述破坏形态的发生有着重要影响;加载点处BFRP筋混凝土较为严重的局部黏结破坏、较大的销栓作用、应力集中效应和较大的裂缝宽度等使BFRP筋处于复杂的不利受力状态,这是造成上述破坏形态的主要原因。     

回收轮胎钢纤维再生骨料混凝土基本力学性能试验研究

混凝土的基本力学性能与破坏形态是反映试件在不同受力状态下承载能力与韧性的重要指标。为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)再生骨料混凝土的基本力学性能,试验设计了8组不同种类的混凝土试件。通过坍落度、含气量、立方体抗压、劈裂抗拉与抗折试验,系统的探究了RTSF体积掺量(0.25%、0.5%、0.75%和1.0%)和再生骨料取代率(质量分数分别为50%、75%和100%)对混凝土基本力学性能以及破坏形态的影响。研究表明:随着再生骨料取代率的升高,混凝土拌合物坍落度减小、含气量增大,各项力学性能均产生不同程度的降低;RTSF能够有效提高再生骨料混凝土的基本力学性能,且试件的破坏形态随RTSF掺量的增加呈现出明显的延性破坏特征。综合各项指标,当再生骨料取代率为50%时,RTSF体积掺量为0.5%的RTSF再生骨料混凝土力学性能最佳。其试件立方体抗压强度(28 d)较普通混凝土仅降低1.0%,而劈裂抗拉强度与抗折强度较普通混凝土分别提高9.6%和12.5%。此外其弯曲韧度指数I₅、I₁₀和I₂₀分别为普通混凝土的2.7倍、3.8倍和4.8倍。     

混凝土梁嵌粘混合FRP筋弯曲性能试验研究

分别在钢筋混凝土简支梁和连续梁的受弯区、负弯矩区表层嵌粘不同FRP筋材进行加固,进行单调加载弯曲试验,研究不同初始荷载、FRP筋种类对简支梁、连续梁嵌粘FRP筋后的特征荷载、应变、变形等的影响程度,记录加载过程中梁体裂缝扩展情况。结果表明:不同FRP筋混合嵌入加固混凝土梁,可显著提高简支梁、连续梁的抗弯承载力,改善使用阶段性能,与单一FRP筋材嵌粘加固相比,裂缝分布特征相似,延性更佳;在初始荷载未完全卸除时,混凝土梁表层嵌粘不同FRP筋的加固效果略逊于无初始荷载作用下的加固梁,不过效果仍比较理想,建议实际工程中尽可能卸除外部荷载后再进行嵌粘混合FRP筋加固。     

FRP筋异强混凝土叠浇梁挠度与延性研究

为提高纤维增强聚合物(FRP)筋异强混凝土叠浇梁的抗弯性能与延性,研究了钢纤维掺量、钢纤维混凝土叠浇层厚度对FRP筋异强混凝土叠浇梁的影响。以钢纤维体积掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)与钢纤维混凝土叠浇层厚度(0 mm、180 mm、210 mm、300 mm)为变量,对6根FRP筋异强混凝土叠浇梁进行三分点弯曲试验,并对试验梁的破坏过程、破坏形态、裂缝宽度以及跨中挠度进行分析。研究结果表明:钢纤维的掺入改善了FRP筋异强混凝土叠浇梁的受力性能,使其由脆性破坏向延性破坏发展;随着钢纤维掺量、钢纤维混凝土叠浇层厚度的增加,FRP筋异强混凝土叠浇梁的极限承载力提高了9%~33%,抗弯性能提升了4%~21%,延性提升了22%~89%。基于试验与理论分析,建立了钢纤维作用下的FRP筋异强混凝土叠浇梁挠度计算公式与延性评价方法。     

Flexural behavior of methyl methacrylate modified unsaturated polyester polymer concrete beams reinforced with glass‐fiber‐reinforced polymer sheets

This study represents the behavior of flexural test of methyl methacrylate modified unsaturated polyester polymer concrete beam reinforced with glass‐fiber‐reinforced polymer (GFRP) sheets. The failure mode, load–deflection, ductility index, and separation load predictions according to the GFRP reinforcement thickness were tested and analyzed. The failure mode was found to occur at the bonded surface of the specimen with 10 layers of GFRP reinforcement. For the load–deflection curve, as the reinforcement thickness of the GFRP sheet increased, the crack load and ultimate load greatly increased, and the ductility index was found to be the highest for the beam with the thickness of the GFRP sheet at 10 layers (6 mm) or 13 layers (7.3 mm). The calculated results of separation load were found to match only the experimental results of the specimens where debonding occurred. The reinforcement effect was found to be most excellent in the polymer concrete with 10 layers of GFRP sheet reinforcement. The appropriate reinforcement ratio for the GFRP concrete beam suggested by this study was a fiber‐reinforced‐plastic cross‐sectional ratio of 0.007–0.008 for a polymer concrete cross‐sectional ratio of 1 (width) : 1.5 (depth). © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011     

The bond of near-surface mounted reinforcement to low-strength concrete

This paper focuses on the bond between near-surface mounted (NSM) reinforcement and low-strength concrete. In order to investigate this, eight beams made of low-strength concrete were made. The compressive strength of this concrete varied from 14.22?MPa to 16.83?MPa. These beams were then tensioned under monotonic loading until failure. The test setups differed in terms of their groove size and the type of reinforcement (a rod and plate of carbon fiber reinforced polymer, prestressing steel). Based on the achieved results and analysis, it was found that the NSM method can be applied to low-strength concrete. Furthermore, the application of a NSM reinforcement rod and plate, made of the carbon fiber reinforced polymer, and prestressing steel showed a satisfactory bond strength when compared to low-strength concrete. However, the carbon plates performed better in terms of failure load and rate use than the rods made of carbon and the prestressing steel. Moreover, the results showed that the increase of groove size for the near-surface mounted reinforcement made of prestressing steel did not have an effect on the failure mode. In addition, a significant increase of the failure load was observed for the prestressing steel. Finally, the effect of concrete strength was analyzed and compared with the results found in literature.