CFRP加筋中砂的试验研究

采用碳纤维增强塑料（CFRP）作为加筋材料,研究加筋后中砂的承载能力．采用固结不排水三轴试验．试验中考虑了试件加筋层数、加筋形式、围压这3种因素对中砂承载能力的影响．试验采用中号试样,试样直径61．8mm,试样高度150mm．试验表明,中砂试样采用CFRP加筋后,明显增加了中砂试样的强度且减小了中砂试样的变形;而且随着围压的增大,加筋试样的强度增加率会降低．     

预应力CFRP加筋粘土路堤模型试验研究

采用路堤模型试验方法研究了预应力碳纤维增强塑料(CFRP)加筋路堤的力学性能.路堤模型采用梯形对称截面,并以粘土作为填料制作.设计了三种试验模型:粘土路堤模型、加筋粘土路堤模型、预应力加筋粘土路堤模型,三种模型几何尺寸、填料均相同.研究各模型在竖向荷载作用下的变形、侧向位移以及破坏模式,并进行了对比分析.试验表明,加筋后的路堤模型的承载力得到了明显提高,预应力加筋路堤模型的承载力会进一步增加.     

加筋层数对土工格栅加筋粘土土体变形及强度的影响

对土工格栅加筋粘土进行了固结不排水三轴压缩试验以研究加筋粘土的力学特性。试样含水率22．5％,布置的筋材层数分别为0—4层,围压分别为100、200、300kPa。试验结果表明,在粘土中加入土工格栅,可以有效约束试样的侧向变形,提高粘土的峰值强度,提高抗剪强度指标c、ψ值。试验结果同时反映出并不是筋材布置层数越多力学效果就越好,布置2层筋材的试样优于布置3或4层筋材的试样。     

预应力加筋中砂路堤模型静力试验研究

采用模型试验研究预应力加筋路堤的静力力学性能.路堤模型尺寸为1 500 mm×780 mm×1 750 mm,模型路堤填料为中砂,加筋材料为碳纤维增强塑料(CFRP).设计了2种试验工况,分别研究在竖向荷载作用下中砂路堤模型的竖向位移、侧向位移及侧向应力分布,并比较加筋土路堤与预应力加筋土路堤的力学性能.试验表明,这种预应力加筋土结构可以提高加筋土结构的承载力,并可以明显减少加筋土结构的竖向、侧向变形.     

纤维增强水泥土力学性能试验研究

纤维加筋技术是一种新式的改良土体方法,能够有效地提高土体力学性能。选取聚丙烯纤维和水泥作为加筋稳定材料,将纤维的物理加筋作用和水泥的化学加固作用相结合,开展无侧限抗压强度(UCS)试验,研究了纤维加筋稳定土的强度力学特性与应力-应变性状。通过试验,研究了不同水泥掺量(6%、8%、10%)、纤维掺量(0.15%、0.3%、0.45%)及不同龄期(3 d、7 d、14 d)对试样强度的影响。试验结果表明,水泥和纤维的掺入均能够提高土体的强度,纤维的加入使纤维加筋水泥土试样由脆性破坏模式向塑性破坏模式转变。     

生态挡土结构面层与加筋连接强度的试验研究

生态袋加筋柔性挡土结构对地基承载力要求低,具有良好的地基条件适应性,并可以形成绿色挡土墙或边坡,是工程措施与自然和谐共存的一种挡土结构形式.生态袋面层和面层后填土与加筋格栅的连接强度大小,是控制生态挡土结构稳定性的关键.采用室内试验的方法,研究生态袋和填土与加筋格栅的连接强度,结果表明:生态袋与加筋格栅界面摩擦角仅在9°-15°,远小于生态袋间的界面摩擦角(20°以上).为解决生态袋与加筋格栅界面摩擦强度低的问题,提出了反包加筋连接的新连接形式,反包加筋连接的界面摩擦强度高于生态袋间的界面摩擦强度,解决了生态袋墙面可能在生态袋与加筋格栅界面发生滑动破坏的问题.试验结果还表明,生态袋装不同填土时其抗剪强度(摩擦强度)有明显差别,袋装红粘土时,生态袋界面摩擦角为20.4°,袋装碎石时,生态袋界面摩擦角为25.5°.     

生态挡土面层与格栅连接特性分离式试验研究

生态袋与加筋格栅柔性挡土结构充分利用并改良土体材料的变形和强度特性,对地基承载力要求低,对环境适应性高,在许多挡土结构工程和边坡防护工程中被广泛应用.该种工艺下生态袋与加筋的连接强度强弱成为控制生态挡土结构面层乃至整个挡土结构稳定性的关键。通过室内拉拔试验和格栅拉伸试验对它们的连接强度作分离式试验研究。研究显示：生态袋装粘土被格栅反包拉拔试验分离式研究中拉拔总强度,直剪强度,格栅拉伸强度,拉拔试验有效袋-袋界面强度,复合效应力强度均随法向应力的增大而增大;其中格栅拉伸强度,拉拔试验有效袋-袋界面强度,复合效应力强度所占总强度比重范围分别是23.2%~47.4%,19.2%~29.2%,57.6%~22.7%。拉拔试验越来越表现为加筋格栅的拉伸,甚至纵筋被拉出。     

半球形复合立体加筋砂土的强度特性及作用机理

选用橡胶作为加筋材料, 通过三轴剪切试验对半球形复合立体加筋砂土进行强度特性研究, 分析了不同半球数量、围压下加筋砂土的强度特性、应力-应变关系和破坏形态, 讨论了围压、半球数量和加筋层数对加筋砂土强度的影响, 得到了半球加筋的作用机理. 试验结果表明: 低围压时加筋砂土的抗剪强度增幅较大; 加筋效果随着筋材层数的增加而增强; 与水平筋相比, 半球形复合体加筋对土体的约束力较大, 加筋土的抗剪强度增幅也较大, 且随着半球数目的增加, 加筋砂土的黏聚力、内摩擦角也显著提高.     

玄武岩纤维土工格栅加筋膨胀土三轴试验

采用玄武岩纤维双向土工格栅加筋膨胀土,分层压实成直径101 mm、高200 mm的试样,进行加筋与不加筋、饱和与非饱和的膨胀土试样在不同围压下的固结不排水三轴试验,研究其强度特性的变化。结果表明:饱和试样破坏模式表现为塑性破坏,非饱和试样破坏模式表现为偏脆性破坏;非饱和试样达到峰值强度时的轴向应变(5%以内)明显小于饱和试样(11%左右),同时峰值强度显著增加;同种加筋类型下,非饱和试样黏聚力远远大于饱和试样,而内摩擦角提高相对较小;无论饱和试样还是非饱和试样,与未加筋土相比,加筋膨胀土初始屈服应力增大,峰值强度提高,且随加筋层数增多,其提高值增大;无论饱和试样还是非饱和试样,加筋使膨胀土的内摩擦角略有提高,而黏聚力提高值相对明显。     

CFRP加固裂纹钢板的疲劳寿命及加固参数研究

钢结构在运行一段时间后,其母材或焊缝附近易产生裂纹,因此需要对裂纹进行修复以延长使用寿命.文中研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)加固裂纹钢板的疲劳寿命及加固参数.首先采用粘结力理论,建立CFRP加固裂纹钢板的有限元模型,计算得到裂纹尖端的应力强度因子;然后进行4组对比疲劳试验,利用试验数据和Paris公式计算材料常数C和n,将计算的应力强度因子代入Paris公式预测试件的疲劳寿命;最后利用有限元模型对CFRP加固的刚度、长度、宽度等加固参数进行了研究.结果表明:根据有限元模型计算的应力强度因子幅和Paris公式可以准确预测CFRP加固裂纹钢板的疲劳寿命;CFRP加固可以减小裂纹尖端的应力强度因子,有效提高裂纹钢板的疲劳寿命.     

不同湿度环境下碳纤维布(CFRP)加固大理石受弯性能试验

分别对不加固,加固后在在潮湿环境养护和加固后在干燥条件下养护的3组共9根大理石试件进行了受弯试验,通过理论计算与试验结果对比分析,对碳纤维布加固大理石提高抗弯性能进行了初步的研究,试验结果表明,碳纤维布加固大理石的承载力不受干湿环境的影响;碳纤维布加固大理有明显地提高大理石的抗弯性能,具有良好的加固效果。     

复合加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验

对7根钢筋混凝土梁拉区粘贴CFRP,压区粘贴角钢,分析不同加固量和不同加固历史对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响;绘制受拉钢筋、CFRP的应力-应变曲线及荷载-挠度曲线。结果表明:CFRP与角钢加固的试验梁极限承载力提高明显,同时,外部加固材料可有效延迟或抑制试件裂缝的开展;对持荷加固和卸荷加固的钢筋混凝土梁,加固材料存在不同程度的应变滞后,且卸荷加固梁的CFRP、角钢利用率明显优于不卸荷加固梁;试验得到的极限承载力计算结果与试验值吻合较好。     

预应力CFRP加固混凝土梁的试验研究

为了揭示预应力碳纤维布加固混凝土构件的效果,分别采用普通碳纤维布和预应力碳纤维布对4根钢筋混凝土梁进行抗弯性能试验研究。试验分析了预应力碳纤维布加固混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、抗弯刚度等性能指标,并分别比较了预应力碳纤维布与普通碳纤维布、不同预应力水平碳纤维布的破坏形态及加固效果。试验结果表明,采用预应力碳纤维布加固混凝土梁可以充分发挥碳纤维布的高强性能,预应力碳纤维布加固的混凝土梁要比普通碳纤维布加固混凝土梁的承载力、刚度等性能指标都有明显提高,而且预应力水平越大,提高的效果越明显。     

CFRP加固素混凝土方柱试验研究

通过18根短柱试件的加载试验，研究了CFRP（碳纤维复合材料）加固对素混凝土短柱力学性能的影响。由于在高腐蚀环境下，表面粘贴CFRP还具有防腐作用，因此还研究了粘贴方式对加固力学效果的影响。试验结果表明：外包CFRP加固对素混凝土方形短柱的轴心抗压承载力有显著提高；采用完全外包的加固方式，在力学性能上不优于分条加固方式，但综合其力学性能和防腐作用后还是可取的；粘贴碳纤维加固素混凝土方柱尽管提高了承载力，但在延性上有所降低，对于抗震要求较高的构件进行CFRP加固设计时，要考虑到该因素。     

粘贴不同层数CFRP加固梁受力性能有限元分析

碳纤维增强聚合物(CFRP)加固技术日趋成熟,但加固钢筋混凝土梁所需CFRP的层数却常以经验确定,导致CFRP粘贴层数偏多,趋于保守,造成浪费.以实测材料参数为依据,通过ANSYS有限元模型,计算粘贴不同层数CFRP后梁的受力性能,找到最佳粘贴层数,为工程实践提供参考.计算结果表明,粘贴CFRP的梁承载力及变形性能大幅提高,通过分析,提出两点主要影响因素及其可能导致的结果,并推测了试验裂缝的分布模式及发展状态.     

碳纤维加固钢筋混凝土受扭梁的试验研究

介绍了碳纤维加固钢筋混凝土纯扭梁的试验过程和结果,试验研究的主要参数为碳纤维加固和加固方式,试验结果表明,碳纤维加固后梁的极限承载力得到了较大的提高,但当梁为少筋梁或混凝土强度较低时,最终破坏由梁本身引起,碳纤维强度不能充分发挥,因此增加加固碳纤维量对梁的承载力的提高作用不大;碳纤维加固抗扭梁时,碳纤维间隔粘贴比满贴效率更高;此外,碳纤维与混凝土的粘结强度也是影响加固效果的主要因素之一。     

轻质结构发动机罩设计研究

以汽车发动机罩为例，结合材料特性、生产工艺、连接工艺等方面因素，设计四种不同材料发动机罩结构方案．采用拓扑方法优化、改进结构，并通过有限元结构模拟计算，比较分析并评价各方案．选择其中综合性能优势最为显著的复合材料结构方案进行试制并试验．通过对比模拟计算结果和试验结果，验证了复合材料结构方案的性能优越性．在轻量化方法、设计试验规范、选材与结构等方面，为汽车车身的轻量化研究探索了一条技术路线。     

预制孔对碳纤维复合材料钻削分层的影响

碳纤维材料钻削加工时会产生很多难以克服的缺陷,其中分层缺陷与钻削时产生的轴向力密切相关。本文以碳纤维/环氧树脂基复合材料为研究对象,观察不同预制孔直径对轴向力的影响。实验结果表明钻头横刃引起的轴向力占全部轴向力50%左右;采用预制孔工艺可显著减少分层缺陷;2 mm直径的预制孔比1 mm更能有效抑制分层缺陷。