CFRP筋珊瑚混凝土梁变形性能与抗弯刚度研究

为了研究CFRP筋珊瑚混凝土梁变形性能,以珊瑚混凝土强度等级(C20、C30)和CFRP筋配筋率(0.31%、0.47%、0.73%、1.06%、1.37%、1.54%)作为变量,设计了12根CFRP筋珊瑚混凝土梁,通过对CFRP筋珊瑚混凝土梁进行四点弯曲试验,取得了CFRP筋珊瑚混凝土梁的挠度数据并对其进行分析。试验结果表明:梁试件的荷载-挠度曲线呈双线性的特征,卸荷后其形变恢复明显,且配筋率越高,形变恢复能力越强。梁试件在达到正常使用极限状态挠度限值时的荷载往往处于较低的荷载水平。在《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)的基础上,通过对试验数据回归分析,修正了受拉纵筋应变不均匀系数ψ,得出了适用于CFRP筋珊瑚混凝土梁的短期抗弯刚度计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

灌孔混凝土与钢筋粘结应力分布的试验研究

为了研究灌孔混凝土和钢筋的粘结锚固机理及粘结应力分布,通过咬合试验和内贴片试验,分析了内裂缝的发展过程和粘结应力的分布,揭示了灌孔混凝土与钢筋咬合作用传力和混凝土咬合齿被剪断后混凝土与混凝土之间的摩擦传力机理。并以二次曲线模拟粘结应力的缓慢上升段,以椭圆线模拟曲线峰值以后的急剧下降段,采用相对粘结应力形式,确定出粘结应力沿锚长变化的分布函数,为进一步研究灌孔混凝土的粘结机理奠定了基础。     

体外预应力CFRP筋混凝土梁正截面抗弯试验研究

为研究体外预应力CFRP筋混凝土结构的正截面抗弯特性,研制了CFRP后张预应力筋夹片式锚具,对1片体外CFRP筋直线布置体外预应力混凝土梁和2片体外CFRP筋曲线布置体外预应力混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究.试验结果表明:体外预应力CFRP筋混凝土梁受力过程与体外预应力钢筋混凝土梁有较多相似之处;跨中设一转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁的开裂荷载和极限承载力均比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要大,而跨中极限挠度则比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要小.在跨中设置转向块,可有效提高体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载能力.按所推导的体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载力理论公式,计算值与试验实测值吻合良好.     

单根碳纤维(CFRP)预应力筋粘结式锚具的试验研究

本文介绍了用环氧铁砂和普通混凝土作粘结介质的粘结式锚具对碳纤维(CFRP)筋的锚固性能.通过大量试验,研究了粘结式锚具锚固CFRP筋的性能,并分析了粘结式锚具的粘结机理,为CFRP筋在结构工程中的推广应用奠定了基础.     

无粘结预应力筋极限应力研究

对竖向和水平荷载试验中１９榀ＵＰＣ框架梁中的ＵＰＳ的应力变化与极限应力进行探讨,并结合预应力混凝土结构非线性分析模型,定性定量分析了结构中ＵＰＳ极限应力的主要影响因素,如荷载形式、配箍率、综合配筋力比和跨高比,并提出ＵＰＳ极限应力计算的修正公式,更适合于ＵＰＣ框架在地震设防区的使用。     

FRP筋与全珊瑚骨料海水混凝土粘结性能数值模拟

良好的界面粘结性能是保证FRP筋与全珊瑚骨料海水混凝土结构能够共同工作并充分发挥各自优良性能的重要因素之一,因此通过拉拔试验研究了各类影响条件下二者之间的界面粘结性能.在上述试验研究的基础上,通过Abaqus有限元软件采用简化双线性模型建立了FRP筋与珊瑚骨料海水混凝土的粘结滑移模型,研究了FRP筋直径、粘结长度、珊瑚骨料海水混凝土强度和FRP筋种类对粘结性能的影响.通过比较数值模拟得到的理论值与试验得到的试验值发现,二者的一致性较高,因此采用简化双线性模型来分析FRP筋全珊瑚骨料海水混凝土结构的界面粘结性能具有一定的适用性.在研究各因素的影响后发现,增大界面粘结长度、筋材直径和珊瑚骨料海水混凝土强度均能提高结构的承载力,但较大的筋材直径易导致试件发生脆性破坏,并且高强度混凝土对于承载力的增强效果并不明显.     

低温下纤维增强塑料筋混凝土粘结性能试验研究

为研究低温下FRP筋与混凝土的粘结性能,设计研发可实现低温下力学加载和应变测试的试验装置,对FRP筋混凝土试件进行梁式拉拔试验。研究了温度、FRP筋直径以及FRP筋与混凝土锚固长度对FRP筋与混凝土粘结性能的影响。研究结果表明：温度从-10℃降低至-30℃, FRP筋与混凝土的粘结性能增强15.5%～40%,并且在承受荷载增大时粘结性能增强幅度更明显;FRP筋与混凝土粘结性能还会随着锚固长度和GFRP直径的增大而变小。     

混凝土表层嵌贴FRP筋粘结性能试验研究

表层嵌贴FRP筋加固法(简称NSM法)是目前复合纤维材料加固的最新方法,混凝土表层嵌贴FRP筋的粘结性能是这一加固新技术的重要研究课题。完成3组共6个试件的FRP筋表层嵌贴加固的拉拔试验,对CFRP、GFRP、BFRP三种不同类型FRP筋材进行了对比研究,主要研究不同FRP筋类型对表层嵌贴加固的粘结性能及破坏模式的影响。试验研究结果表明:表层嵌贴碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(GFRP)、玄武岩纤维(BFRP)筋加固均具有良好的粘结性能,具有良好的性能优势和广泛应用前景。     

CFRP筋粘结型锚具的疲劳损伤模型

通过两种碳纤维复合材料CFRP筋锚固系统在不同疲劳应力比加载条件下的恒幅疲劳试验,借助背面应变片技术,研究了不同疲劳应力比对CFRP筋粘结型锚具疲劳响应的影响;基于Goodman方程,建立了恒幅疲劳荷载下粘结型锚具的疲劳损伤预测模型;通过试验数据与数值模型相结合的分析手段,探究了疲劳应力比对粘结型锚固系统疲劳响应的影响.结果表明:该疲劳损伤模型预测的结果与试验观察数据吻合良好;粘结型锚固系统在疲劳过程中的背面应变变化状态能较好地反映锚固系统内部的疲劳损伤状况,证明背面应变片技术适用于该粘结型锚固系统,且采用基于背面应变的疲劳损伤模型能够很好地模拟应力比对粘结型锚具疲劳响应的影响.     

表层嵌贴CFRP板条的混凝土梁粘结性能试验

采用表层开槽、嵌贴CFRP板条的混凝土结构加固新技术,对5根T形截面混凝土梁进行改进梁式拉拔粘结试验,研究了影响混凝土表层嵌贴CFRP粘结机理的两个主要因素:加载方式和粘结剂种类。分析讨论了试件的破坏模式与粘结性能,提出了问题及建议,供实际工程加固参考。     

CFRP加固混凝土结构用粘结材料制备研究

通过胶粘剂拉伸剪切试验、胶凝时间以及固化度和硬度分析,确定BGH-A1651是较适宜的固化剂,最佳用量为45%;CXS-A1678是较适宜的稀释剂.用拉伸剪切试验、拉伸强度试验及SEM断口观察,评价了2种丁腈橡胶的增韧改性效果,探讨了增韧机理.结果表明,EZR-A1HSD质量分数为10%-20%,EZR-B2DSD质量分数为5%～10%时,断口呈鳞片状结构,有较好的粘结性能,而且强度损失较少,适合作CFRP加固混凝土结构用粘结材料.     

无粘结预应力筋的极限应力

基于等效变形区长度提出了极限状态下混凝土梁跨中挠度的简化计算方法,继而根据梁的跨中挠度推导了体内和体外无粘结预应力筋极限应力增量的通用计算公式.以受力钢筋的配筋率、预应力筋布置形式、预应力度、跨高比、荷载形式等为参数,对无粘结预应力混凝土梁的受力性能进行了参数分析,依据分析结果,提出了以综合配筋指标和预应力度为参数的等效变形区长度的计算公式.结果表明 :所提出的无粘结预应力筋极限应力增量的计算方法及公式具有较好的适用性;多种荷载形式作用时的等效变形区长度,可取为各种荷载单独作用时等效变形区长度的加权平均值,权值为各类荷载产生的跨中弯矩.     

CFRP筋混凝土梁受弯承载能力有限元分析

碳纤维筋在混凝土结构中的研究及应用是目前土木工程领域研究的热点。根据FRP筋的力学特性,结合钢筋混凝土受弯构件的基本理论．应用ADINA软件对碳纤维筋（CFRP）混凝土梁简支弯曲试验进行非线性有限元分析,给出有关设计及应用的建议。     

部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳设计研究

基于ANSYS的二次开发技术实现了部分预应力碳纤维塑料(Carbon Fiber-reinforced Polymer/Plastic,简称CFRP)筋混凝土梁的疲劳全过程分析方法.在本课题组完成的4根梁的300万次疲劳试验的基础上,完成了13根梁试件的疲劳有限元参数分析,研究了混凝土强度、预应力度以及非预应力筋应力幅等参数对部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳性能的影响.基于试验研究以及有限元参数分析结果,提出了部分预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳设计建议.     

CFRP筋增强混凝土中长柱受力性能研究

通过对4根CFRP筋混凝土偏心受压柱的试验研究,探讨了长细比对CFRP筋混凝土柱偏心受压性能的影响.试验结果表明,试件承载力随着长细比的增加而降低;试件破坏时未发生CFRP纵筋拉断破坏,卸载后其侧向变形几乎恢复.通过编制的有限元程序进行了CFRP筋混凝土偏心受压柱全过程受力分析,研究了相关影响参数对其侧向扰度的影响.基于参数分析的结果,给出了CFRP筋混凝土柱偏心距增大值的计算方法,其理论计算结果和试验结果符合较好.     

轴压下CFRP—钢管约束混凝土柱试验研究

为研究CFRP—钢管约束混凝土柱试件在B式(仅在核心混凝土施加轴压)加载下的轴压力学性能,采用轴压试验的方法对18根CFRP—钢管约束混凝土试件进行核心混凝土轴向加载,分析混凝土强度、CFRP包裹层数和CFRP约束效应系数对试件轴向承载力和轴向位移的影响。试验结果表明,CFRP约束效应系数对试件轴压承载力提高系数贡献最大,CFRP约束效应能防止钢管的屈曲同时限制混凝土裂缝的发展,增大核心混凝土强度和增加CFRP层数,试件轴向承载力有显著提高。同时制作了6根试件进行A式B式加载对比试验,试验结果表明B式加载方式的极限承载力均大于A式加载,B式加载试件在整个加载过程中CFRP都对混凝土产生约束作用,试件的轴压性能相较于A式更加优良。     

CFRP筋粘结式楔型锚具锚固性能分析

为研究CFRP筋粘结式楔型锚具锚固性能及其影响因素,对12套CFRP筋粘结式楔型锚具进行静载试验,以锚具内倾角和锚固长度为变化参数,获取锚具试件荷载—滑移全过程曲线,推出锚具内部CFRP筋与环氧树脂砂浆界面粘结—滑移本构模型。研究表明:增大锚具内倾角和锚固长度可提高锚具极限荷载,平均粘结强度随锚具内倾角的增大呈增大趋势,临界锚固长度随试件锚具内倾角的增大呈减小趋势,采用回归公式计算的平均粘结强度值与试验实测值比较接近;锚固长度是影响界面粘结剪切刚度的主要因素;锚固长度和锚具内倾角可一定程度提高界面抗滑移能力,损伤发展后期,锚固长度越大,损伤速率越慢;推导出的锚具内CFRP筋与环氧树脂砂浆的粘结—滑移本构关系模型适用性较好。     

CFRP筋预应力锚具受力性能试验

设计一套圆弧槽夹板式锚具,通过拉拔试验研究锚具的夹持性能,并研究包括施加于夹板紧固件螺栓上的总扭矩值和扭矩沿夹具纵向分布等主要参数对锚具性能的影响.结果表明,总扭矩值和扭矩分布均对锚具的性能有明显影响.当施加在夹板紧固件螺栓的总扭矩值小于200 N·m,试件最终将发生滑移破坏;当总扭矩值超过200 N·m,试件最终发生...     

框架结构中无粘结预应力筋极限应力

为了研究各种结构形式中影响无粘结预应力钢筋(UPS)应力变化的主要设计参数,通过非线性有限元分析给出能全面准确计算各种不同结构形式中UPS极限应力的计算公式。分析了影响UPS应力变化的主要参数综合配筋力比、预应力度、配箍率、跨高比、荷载形式、结构形式对框架结构中UPS极限应力的影响。结论是:对框架结构中UPS极限应力影响较大的设计参数有综合配筋力比、配箍率、跨高比、水平荷载效应比。修正了UPS极限应力的计算公式。结果表明:现有规范ACI318-89、BS8110、JGJ/T92-93计算结果存在局限性,特别是对承受较大水平荷载的无粘结预应力混凝土框架的设计存在不安全的情况。对修正公式、规范公式与试验结果进行了对比。在承受较大水平荷载的框架结构中采用修正公式计算UPS极限应力更准确、对结构使用更安全。     

CFRP筋体外预应力混凝土桥梁的施工

描述了国内首座CFRP筋体外预应力混凝土桥梁的施工过程,并结合CFRP筋的特点就施工中应注意的问题和应采取的措施作了详细论述．