FPR-混凝土粘结界面的规律

根据试验数据,研究了FRP与混凝土粘结的非线性模型II界面规律。所提出的界面规律基于差分方程,并考虑了高剪应力下粘性剂和混凝土保护层的非线性作用。模型中的参数均在拉-拉剥离试验下校准,同时采用了不同荷载水平、不同粘结长度、沿FRP板方向的最大传递荷载与应变。通过有限粘结长度决定的最大传递荷载的估计值来确定界面规律中的断裂能,同时根据应变确定剪切-滑移关系。并通过一系列文献的试验结果验证参数优化程序。在粘结-滑移模型中采用所提出的界面定律进行数值模拟计算,得出粘结区域中FRP的应变、剪应力和滑移与试验结果很吻合。     

铝合金板混凝土界面的粘结滑移性能及其本构关系

铝合金板具有轻质高强、耐腐蚀性和延展性好等优点,是复杂恶劣环境中加固混凝土结构的理想材料。基于双剪试验进行铝合金混凝土界面粘结滑移性能研究,完成了45个构件的双面纯剪试验,得到了其破坏形态、荷载应变关系曲线、粘结界面剪应力分布曲线、荷载滑移关系曲线以及界面极限承载力,分析了不同的混凝土强度等级、铝合金板表面粗糙度、铝合金板粘结长度和粘结宽度条件下界面粘结滑移性能的演化规律。研究表明:加载过程中,界面应力从加载端向自由端逐步传递,且随着混凝土强度等级、铝合金板的粘结长度和宽度的增加,试件的剥离承载力也有所提高。但铝合金的粘结长度存在一个有效粘结长度值,超过该值试件的剥离承载力将不再增加,同时,铝合金表面粗糙度对试件剥离承载力的提高没有实质影响。通过测量铝合金板的应变得到了不同参数条件下铝合金板混凝土粘结滑移本构曲线,结果表明:铝合金板混凝土粘结滑移本构曲线存在明显的界面软化特征和非线性行为。     

FRP片材-混凝土界面应变率效应试验研究

对57个FRP片材-混凝土双面剪切试件进行快速加载试验,试验加载最大应变率为100,000με/sec。试验参数包括应变率、混凝土强度、黏结树脂性能和FRP种类。试验结果显示界面断裂能、FRP最大应变、峰值剪应力等参数随应变率呈对数线性增大的关系,表明FRP片材-混凝土界面性能具有明显的应变率效应。在本试验应变率范围内,较低强度混凝土试件的应变率效应更加显著,而黏结树脂性能和FRP种类对界面应变率效应的影响不明显。基于混凝土材料的应变率效应模型,采用试验数据回归其关键参数,得到快速荷载作用下FRP片材-混凝土界面的黏结滑移模型。运用该模型对FRP片材-混凝土界面性能进行进一步的参数分析,结果表明随着应变率的增大,界面极限总滑移量增加,而FRP有效黏结长度则减小。     

FRP筋与混凝土粘结滑移性能的试验研究

通过对埋入混凝土一定深度的螺纹FRP筋的对称拉拔试验,研究了FRP筋与混凝土间界面的粘结滑移及界面应力传递机理,分析了自FRP筋加载端至自由端界面粘结滑移的发展、传递过程,探讨了FRP筋沿埋入深度方向的界面剪应力变化及界面粘结滑移的破坏特征。本文研究结果表明,FRP筋与混凝土界面剪应力及FRP筋滑移自FRP筋加载端至自由端逐步传递,滑移量逐渐减小;FRP筋混凝土与钢筋混凝土滑移破坏有着本质的区别,钢筋混凝土产生滑移时主要是混凝土撕裂和压碎,而FRP筋混凝土滑移破坏是以筋肋削弱或剪切破坏为主要特征。     

FRP与混凝土界面黏结-滑移本构关系的试验研究

FRP与混凝土的黏结性能是外贴纤维增强聚合物加固钢筋混凝土结构技术的关键问题。采用修正梁模型,对9个外贴FRP条带加固混凝土受弯构件的黏结性能进行了试验研究,考察混凝土强度和FRP黏结长度对黏结性能的影响,分析了FRP应变以及局部黏结剪应力发展规律以及沿黏结长度在各级荷载下的分布规律,计算得到了局部黏结剪应力-滑移关系曲线。通过对试验结果的统计回归分析,提出3种不同复杂程度的局部黏结剪应力-滑移本构关系模型,3种本构关系模型与试验结果都吻合较好,可供实际加固改造工程应用以及完善相应规范的编制参考。     

FRP板与混凝土湿粘结界面剪切性能试验研究

采用7种不同的粘结树脂,通过2批双剪试件的拉伸剪切试验研究了拉挤成型玄武岩纤维复合板与后浇混凝土湿粘结界面的力学性能,并将其与在既有混凝土表面外贴FRP形成的干粘结界面进行了比较,通过对比两者的破坏特征、荷载位移曲线、有效粘结长度、粘结滑移关系、界面断裂能以及粘结破坏机理,深入地研究了湿粘结界面的性能.结果表明：湿粘结的粘结强度仅为干粘结的1/2~2/3,但2种界面的有效粘结长度相差不大.最后,基于试验数据提出了适用于湿粘结界面的剪切滑移本构模型.     

FRP与混凝土的粘结性能研究进展

FRP与混凝土的粘结性能是外贴纤维加固混凝土结构技术的关键问题.本文介绍了近10余年来,国外学者对FRP与混凝土的粘结性能的试验和理论研究进展,着重论述了试验方法、传力机理、粘结界面破坏形式、粘结强度及影响因素、FRP应变及粘结剪应力的分布、粘结应力-滑移关系以及粘结强度计算模型等,总结以往研究成果并提出了有关建议,供实际加固工程应用参考.     

FRP-混凝土界面粘结性能有限元方法研究

分析FRP-混凝土界面的粘结性能, 是研究FRP外贴加固钢筋混凝土结构的基础问题。本文根据已有的面内剪切试验研究结果, 采用大型通用有限元程序MSC.Marc建立有限元模型并导入裂面剪力模型子程序, 进行了非线性计算分析。引入了“裂缝带模型”、“界面粘结承载力”、“有效锚固长度”等概念, 对混凝土单元开裂软化模量以及裂面剪力模型进行了优选。得到了FRP应变分布规律和界面粘结应力分布规律, 提出了全新的“粘结屈服平台”概念, 建议相关的界面性能非线性有限元分析采用本文的方法。     

嵌入式CFRP板条-混凝土界面粘结性能的试验研究

嵌入式(NSM)加固法是FRP材料加固混凝土结构的一种新的应用形式。通过CFRP板条嵌入混凝土试块的界面单剪试验,研究粘结长度对界面粘结性能的影响。根据实测应变分布,得到沿粘结长度界面粘结应力分布,并通过计算分析,对局部粘结滑移关系进行了初步探讨。     

湿热环境下粘钢加固混凝土界面的粘结性能

钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5、10、15d的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系。分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式。建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

加筋混凝土梁延性系数计算方法

由于纤维增强复合材料(FRP)筋不存在屈服状态,传统的延性系数计算方法不适用于FRP筋混凝土梁和混合配筋(钢筋+FRP筋)混凝土梁。为了提出一个相对完善的、统一的加筋混凝土梁截面延性计算方法,在对既有各类加筋混凝土梁延性指标计算方法进行分析的基础上,从抗震对结构延性的要求出发,依据延性系数的定义与动力要求统一的原则,推导得出了加筋混凝土结构延性系数-地震力降低系数(μ-C)关系式。依据等位移下的μ-C关系式,提出了加筋混凝土梁延性系数的计算方法。通过对比延性系数计算值与既有试验值,证明了该方法的有效性。对混凝土及钢筋强度、混凝土极限压应变、截面有效配筋率和FRP筋配筋刚度比等影响加筋混凝土梁延性的因素进行了参数化分析。结果表明:加筋混凝土梁的延性随着混凝土强度和极限压应变的增加而提高,随着钢筋强度、有效配筋率和FRP筋配筋刚度比的提高而降低。     

纤维增强复合筋超静定混凝土梁的抗弯性能

采用改进的局部变形模型,对纤维增强复合筋超静定混凝土梁的抗弯性能进行研究。首先提出一个模型并将其性能与由FRP筋加固的简支及连续混凝土梁的试验结果进行对比。然后将模型应用到FRP筋连续梁中来预测弯矩分布,以及弯曲裂缝的形态,包括裂缝间距和裂缝宽度。尤其是该模型具有在梁中的高应变区确定变形的能力。基于理论分析结果,通过比较FRP筋增强的梁与普通钢筋混凝土梁,阐述了混凝土梁的延性和超载性能。所有的结果和相关解释均取决于某些特定假设和模型中的输入参数,尤其取决于FRP筋和混凝土之间的粘结性能。     

Finite element analysis of thin GFRC panels reinforced with FRP

Glass fibre reinforced concrete (GFRC) incorporating fibre reinforced polymer (FRP) bar reinforcement is potentially an ideal composite material for the manufacture of thin structural elements due to its superior durability over GFRC containing conventional steel reinforcement. GFRC without any bar reinforcement has only been used for small units and short spans due to its relatively low flexural strength. Until now, no work has been reported on the use of FRP bars in GFRC. The first part of the paper deals with the stress–strain characteristics of GFRC. In the second part the bond strength of GFRC with both steel and FRP reinforcing bars is determined from a series of 24 pullout tests from which the characteristics of the local bond stress–slip response was established. The results show that the bond of FRP bars in GFRC is, in general, better than the bond in normal concrete, and that conventional numerical models can be used to model the behaviour. The last part of the paper investigates the performance of a 3 m span thin GFRC permanent formwork panel, reinforced with FRP, both experimentally and analytically with finite element (FE) analysis. It is concluded that the behaviour of thin GFRC elements incorporating FRP reinforcement can be predicted by FE analysis in which the GFRC stress–strain characteristics and bond characteristics are modelled with robust spring elements.     

Glass fibre reinforced plastic (GFRP) rebars for concrete structures

The study described is a part of a large-scale experimental and theoretical programme on the application of fibre reinforced plastic ( ) reinforcement for concrete structures initiated at the Université de Sherbrooke (Sherbrooke, Canada). The programme is being carried out to gain an insight into the flexural behaviour of concrete beams reinforced with glass fibre reinforced plastic ( ) rebars. Results of experimental study on 3.3 m long beams reinforced with two different types of rebars are presented and compared to that of conventional steel reinforced concrete beams. Three series of reinforced concrete beams were tested in flexure. The beams were 200 mm wide and respectively 300, 450 and 550 mm high. The paper also attempts to present the properties of and its components and to give an oversight of relevant research activities involving rebars as reinforcement for concrete units.     

Deflection and crack-width prediction of concrete beams reinforced with glass FRP rods

Concrete beams reinforced with fiber reinforced polymer (FRP) bars exhibit large deflections and crack widths as compared to concrete beams reinforced with steel due to the low modulus of elasticity of FRP. Current design methods for predicting deflections at service load and crack widths developed in concrete structures reinforced with steel bars may not be used for concrete structures reinforced with FRP bars. Thus, the ACI 440 Committee has provided design guidelines for concrete beams reinforced with FRP bars. Verification of the ACI 440 methods for predicting deflections and crack widths for glass fiber reinforced polymer reinforced concrete beams are presented in this paper. In addition, improvement to the crack width equation was suggested to account for 2 layers of reinforcement. This study shows that ACI 440.1R-01 can be effectively used to predict deflections in concrete beams reinforced with FRP bars and crack width in beams with one-layer FRP bars. However, when FRP bars are placed in two layers, ACI 440.1R-01 can be used after some parameters are modified. Six full concrete beams reinforced with different GFRP reinforcement ratios were load tested and the measured deflections and crack widths were analyzed and compared with those predicted by the proposed models. The experimental results compared well with those proposed by the model.     

纤维筋耐久性能研究现状分析

纤维筋在现代土木工程中的应用,是解决钢筋锈蚀问题的新途径之一。通过查阅和研究国内外文献,本文对FRP筋在各种环境条件下耐久性能的研究现状进行了分析,为我国FRP筋耐久性能的不断改进及其在结构的推广应用提出了建议和看法。     

部分配置FRP筋框支剪力墙抗震性能研究

针对全钢筋混凝土框支剪力墙在工程中所存在的问题,提出了采用比强度高、耐腐蚀性能好、自重轻但弹性模量低并具有线弹性性能的纤维增强塑料(FRP)筋来替换该剪力墙中部分钢筋的建议.通过拟静力试验及非线性有限元数值分析,比较了1榀全钢筋混凝土框支剪力墙试件(FSW-1)和1榀部分配置FRP筋框支剪力墙试件(FSW-4)的裂缝发展规律和破坏模式,及其承载能力、延性性能和滞回特征.结果表明:部分配置FRP筋框支剪力墙结构具有较高的承载能力和较好的抗震性能;非线性有限元分析结果与试验结果吻合较好.     

FRP筋混凝土梁正截面极限抗弯承载力的性能研究

利用FRP筋混凝土粱截面的平衡条件和变形协调条件．给出梁的平衡配筋率;分析FRP筋混凝土梁三种破坏模式,即受压破坏、受拉破坏和平衡破坏的特性;研究FRP筋混凝土梁配筋率对其正截面极限抗弯承载力的影响,并给出其影响系数。研究表明：配筋率在一定范围内,抗弯承载力随着配筋率的增大而增大;根据配筋率的不同,探讨FRP筋混凝土梁正截面极限抗弯承栽力的计算方法,建立与之相应的计算公式,并将计算结果与国内外文献中的部分试验结果相比较,且两者吻合较好。     

Investigation of bond in concrete member with fibre reinforced polymer (FRP) bars

Bond strength of fibre reinforced polymer (FRP) rebars was experimentally investigated in this study and compared to that of steel rebars. A total of 64 concrete beams reinforced with two types of FRP rebars, respectively, were tested. Four nominal diameters of FRP and steel rebars, namely, 12.7, 15.9, 19.1 and 25.4 mm and three embedment lengths, six, 10 and 16 times the rebar diameter were used. Moreover, three concrete depths of 200, 600 and 1000 mm were investigated in the 18 pullout specimens. Results of the tests indicated that the applied tensile load approached the tensile strength of rebars as the embedment length increased and the GFRP rebars showed lower bond strength values compared to steel rebars. The average maximum bond strength of the FRP rebars varied from 5.1 to 12.3 MPa depending on the diameter and the embedment length. The GFRP rebars showed lower bond strength values compared to steel rebars. A modification factor of 1.30 is recommended for computing the development length, to account for the top bar effect. A new model is proposed for the ascending branch of the bond–slip law.     

预应力FRP筋混凝士梁受弯承载力研究综述

FRP筋（Fiber Reinforced Polymer Bar）具有高强、轻质、抗腐蚀、耐疲劳等优点。但其弹性模量低,因此可通过施加预应力的方法,克服其抗拉强度难被充分利用的缺点。本文主要是对目前预应力FRP筋混凝土梁的受弯承载力的计算方法进行综述。