冻融环境下TRC加固RC柱轴压性能的研究

为探究冻融环境下纤维编织网增强混凝土(TRC)加固钢筋混凝土(RC)柱的轴压性能,本文开展了冻融循环次数、轴压应力和冻融循环耦合作用及短切纤维改性细粒混凝土等因素对TRC加固RC柱性能的研究.试验结果表明:冻融循环次数超过一定次数(20次),会造成TRC表面萌生细微的收缩裂缝,开始降低TRC约束效果,在冻融循环60次时,TRC加固RC柱的承载力降低达21.75%;轴压应力与冻融循环的耦合作用降低TRC加固RC柱的承载力及约束能力相对明显,轴压应力比率为0.4的试件的破坏形态发生改变;在TRC中掺入短切纤维可提高TRC加固柱的抗冻性.此外,掺入AR短切纤维的TRC在冻融环境下有助于提高加固柱的承载力,而掺入PVA短切纤维的TRC有助于增强加固柱的变形性能.     

FRP编织网/ECC复合加固钢筋混凝土圆柱力学性能的试验研究

考虑纤维编织网表面处理、层数和ECC施工工艺等因素,对FRP编织网/ECC复合增强钢筋混凝土圆柱进行了静力轴向受压试验,研究了加固柱的承载力和变形能力.在试验研究的基础上,利用有限元软件建立了加固柱的数值分析模型.试验结果表明,加固柱的破坏形态为BFRP编织网断裂;随着编织网层数的增加,加固柱的极限荷载和变形性能均有所提高;FRP编织网经过表面处理后,显著地改善了与ECC的界面黏结性能和共同工作性能;涂抹ECC和喷射ECC与FRP编织网形成的复合加固层,均能对核心钢筋混凝土柱提供有效的侧向约束应力,延缓了纵筋的屈服.计算结果表明,利用所建立的非线性有限元模型,可以有效地预测加固柱的极限荷载和受力性能.     

氯盐环境下TRC加固对RC柱偏压性能影响

由于承载能力高、限裂效果好、具有良好的耐腐蚀性,纤维编织网增强混凝土(textile reinforced concrete, TRC)作为FRP(fiber reinforced polymer)的一种替代材料,引起了国内外学者的广泛关注并对其力学性能开展了一系列研究.但是,目前关于氯盐环境下TRC加固对偏心钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)柱力学性能的影响规律尚不明确.为此,设计制作了9根RC柱并进行氯盐干湿循环试验,其中8根RC柱采用了TRC加固.氯盐干湿循环试验结束后,通过偏心受压试验,探究了不同加固方式和加固层数对TRC加固偏心RC柱力学性能的影响规律.试验结果表明:在氯盐干湿循环下,随着加固层数的增加,纵向单面加固偏压柱的极限承载力呈现出增加趋势,而延性却呈现下降趋势;对于全包加固柱来说,偏压柱的极限承载力和侧向变形能力均随加固层数的增加而增大.此外,考虑氯离子侵蚀的影响,提出了侵蚀环境下TRC加固偏压RC柱的承载力计算公式.     

改性纤维编织网增强混凝土加固钢筋混凝土柱抗震性能

为研究掺入聚乙烯醇(PVA)纤维的纤维编织网增强混凝土(TRC)对加固钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,共制作了7根钢筋混凝土柱.其中,1根为对比柱,4根方形柱,1根圆柱,1根矩形柱.除对比柱外,其余6根钢筋混凝土柱均采用TRC加固.通过对7根试件进行低周往复加载试验,分析了不同PVA纤维掺量和截面形式下各试件的抗震性能指标.结果表明:TRC能够有效约束RC柱核心混凝土,掺入一定体积掺量的PVA纤维后,TRC的限裂效果进一步增强,提高了加固柱的开裂荷载和峰值荷载;PVA纤维体积掺量在0.5%以内时,加固柱的延性得到改善,刚度退化速率减慢,耗能能力增强,但随着体积掺量继续增大,延性和耗能能力均有所降低,刚度退化速率增大;TRC加固圆柱的承载能力较低,但延性、刚度退化以及耗能能力均优于其他两种截面形式的TRC加固柱.PVA纤维体积掺量在0.5%以内较为合理,且TRC加固后圆柱的抗震性能更好.     

剑麻纤维混凝土砌块砌体的力学性能研究

针对传统砌体填充墙在强烈地震荷载下常表现出低变形能力和高损伤特性,严重影响钢筋混凝土框架的延性的问题,本文开发了一种环境友好、经济高效且结构有益的剑麻纤维砌体填充砌体单元,并设计了3种配套延性砌筑砂浆。通过对砌体进行抗压和抗剪试验,获得了其应力-应变曲线、承载力和破坏模式等试验数据。结果表明：延性砌块-延性砂浆砌体在受力方向上呈现出无主裂缝的多缝开裂破坏模式,且抗压延性和剪切延性显著提高。根据相关规范提供的计算公式,得到了适用于新型砌体的抗压强度值;延性砌块-延性砂浆砌体的抗剪强度远超普通砌块砌体,并通过线性回归建立了适用于新型砌体的抗剪承载力计算公式。值得注意的是,延性砌块-延性砂浆砌体的变形能力远超延性砌块-普通砂浆砌体和普通砌块砌体,可应用于增强框架填充墙结构的地震安全性。     

高性能精细混凝土单轴受压性能试验研究

纤维编织网增强混凝土(TRC)结构因其良好的承载能力、高韧性、不腐蚀、防磁化和薄壁轻质而被认为21世纪最有前途的结构形式之一.作为TRC基体的精细混凝土,没有直接的方法来研究它的力学特性,像σ-ε曲线,抗压、弯曲及张拉强度等.为配合纤维编织网增强混凝土的推广应用,对精细混凝土的单轴受压性能及应力-应变关系进行了试验研究.试验结果表明,精细混凝土的弹性模量比相同抗压强度的普通混凝土低,但极限荷载处应变较大;当用试验得出的模型参数值替代同等强度普通混凝土的参数值,试验曲线和模拟曲线吻合得比较好.     

粘贴BFRP布约束钢筋混凝土柱轴心抗压试验研究

为了研究圆柱在不同的FRP种类和层数下的破坏特征和力学性能,进行21根FRP约束加固钢筋混凝土圆柱,其中9根BFRP、9根CFRP包裹和3根钢筋混凝土圆形截面短柱的轴心抗压试验,对横向应变、柱截面的应变和极限承载力等进行了分析。研究结果表明:两种纤维布加固后的钢筋混凝土短柱的承载力有明显提高,CFRP的承载力比BFRP的高,但差别不大;同时延性也有不同程度的提高;CFRP布的应变比BFRP布的大;包裹层数越多加固效果越好。采用纤维布约束加固钢筋混凝土柱后力学性能有明显改善。     

碳纤维布约束混凝土方柱轴压性能的试验研究

研究了碳纤维布约束混凝土方柱的轴向抗压性能,考虑了纤维布的粘贴方式、纤维布数量以及纤维布条之间的间距对约束效果的影响。重点分析了其破坏形态、承载力和轴向压应力与应变的关系,结果表明碳纤维布约束混凝土柱可不同程度地提高其抗压承载力和变形能力;整体加固效果明显优于条带加固;随加固率的增大,峰值应力、峰值应变、极限应力和极限应变都有所提高,轴向应力应变曲线的下降段趋于平缓。     

FRP约束矩形高强钢管混凝土长柱轴压性能有限元分析

以纤维增强复合材料(FRP)约束矩形高强钢管混凝土长柱的轴压试验为基础,利用有限元软件ABAQUS对FRP约束矩形高强钢管混凝土长柱进行了非线性有限元分析,有限元分析结果和试验荷载-位移曲线吻合较好,破坏模态一致,峰值荷载偏差平均值仅为0.5%,方差为0.080,验证了材料本构关系、单元类型、接触和边界条件等建模方法的可靠性,表明该有限元模型可以准确预测其轴压性能.基于试验和数值模拟分析了试件的受力机理:薄壁钢管在压应力较小时发生局部屈曲;混凝土在钢管鼓曲处发展了塑性应变和横向变形;由于倒角较小,FRP在角部存在应力集中现象,在鼓曲最严重处发生断裂.环向FRP约束延缓了钢管局部屈曲的萌生和发展,提高了核心混凝土的约束强度,对于内填普通强度(C40)混凝土的钢管混凝土柱,环向FRP在承载力上的提升作用较明显,方矩形截面试件的峰值承载力提高了6%～7%.对于内填高强度(C80)混凝土的钢管混凝土柱,方矩形截面试件的峰值承载力提高了4%～5%.最后利用该有限元模型探究了长细比参数对轴压性能的影响,结果表明:FRP对承载力的提升效果随着长细比的增大而降低,对倒角半径为20 mm的模型,当长细比...     

纤维复合材料约束混凝土柱的统一强度模型

为了更好地研究纤维复合材料(FRP)约束混凝土柱的力学性能,以约束效应系数为主要参数,考虑混凝土截面的形状系数、FRP管中含纤维复合材料的比率和约束效应折减系数对FRP约束混凝土柱极限抗压强度的影响,建立了FRP约束混凝土柱的统一强度模型。研究结果表明:FRP约束混凝土柱的极限抗压强度主要与约束效应系数、非约束混凝土的抗压强度、混凝土截面的形状系数以及FRP材料类型有关;该模型可用于FRP约束混凝土圆柱、FRP约束矩形混凝土柱和FRP约束椭圆形混凝土柱的极限抗压强度的计算,模型计算值与试验值吻合较好。     

锈蚀钢筋与TRC约束混凝土黏结滑移本构关系

采用试验和理论分析相结合的方法,基于电化学锈蚀中心拉拔试验,研究在有无纤维编织网增强混凝土(TRC)约束下,对不同电化学锈蚀率变形钢筋与混凝土界面黏结性能的影响,并且对试件破坏形态以及黏结滑移曲线等进行了分析研究.研究结果表明:在无TRC约束的情况下,锈蚀钢筋与混凝土极限黏结应力随锈蚀率增加而降低,尤其是混凝土产生锈胀裂缝后极限黏结应力下降明显;TRC约束对锈蚀钢筋与混凝土的黏结性能尤其是锈蚀程度较大的试件有很好的改善作用;对于产生锈胀裂缝的试件,TRC约束具有良好的限制试件开裂以及提高极限黏结应力的作用,同时TRC约束对维持锈蚀钢筋与混凝土的黏结刚度也有明显效果;最后建立了TRC约束混凝土与锈蚀钢筋上升段的黏结滑移本构关系.     

新型BFRP布约束RC柱轴心抗压试验研究

进行21根FRP布约束加固RC圆柱（9根BFRP布包裹、9根CFRP布包裹和3根RC圆形截面短柱）的轴心抗压试验,研究了圆柱在包裹不同的FRP布种类和层数下的破坏特征和力学性能,对横向应变、柱截面的应变和极限承载力等进行了分析.结论是：两种纤维布加固后的RC柱的承载力有明显提高,CFRP布的承载力比BFRP布的高,但差别不大;同时延性也有不同程度的提高;CFRP布的应变比BFRP布的大;包裹层数越多加固效果越好.结论：采用纤维布约束加固RC柱后力学性能有明显改善.这一结果为BFRP的进一步研究提供理论基础,并可用于指导工程实践.     

提高纤维编织网与砂浆粘结性能的实用方法

纤维编织网增强混凝土结构(简称TRC)的力学性能与纤维编织网和基体之间的粘结状况密切相关.采用环氧树脂浸渍纤维编织网并在其表面粘砂的方法来提高粘结强度,控制砂浆基体的开裂.通过四点弯曲试验和拉拔试验考察了不同粘砂粒径对TRC粘结性能的影响.试验结果表明,采用环氧树脂浸渍纤维编织网并在其表面粘砂的方法能够提高纤维编织网与基体之间的摩擦力,甚至产生咬合效应.因此可明显提高TRC的弯曲开裂荷载,增加裂缝数量,改善纤维编织网与砂浆之间的粘结性能.其中粘砂粒径为0.15～0.30 mm改善效果最为显著.     

倒角半径对矩形FRP-钢复合管混凝土轴压性能的影响规律

通过对10个不同倒角半径的矩形纤维增强复合材料(FRP)-钢复合管混凝土试件的轴压性能试验,研究截面倒角半径对其轴压性能的影响。试验结果表明:在FRP断裂之前,钢管的局部屈曲能够得到有效的抑制,FRP的横向约束能够改善矩形钢管混凝土的受力性能,延缓其屈曲过程,相对于钢管混凝土,FRP对其承载力有提高效果;归因于角部的局部应力集中现象,FRP断裂位置都发生在试件中部的倒角部位,改变角部的倒角半径能够改善角部的应力集中,削弱FRP在角部的受力,提高FRP的约束效果;随着矩形截面倒角半径的增大,钢管混凝土或FRP-钢复合管混凝土的受力性能越好。     

复合材料管-钢管约束混凝土组合柱的轴压性能

通过纤维增强复合材料(FRP)管-钢管约束混凝土组合柱的轴压试验,分析组合柱的受力特点、破坏形态、本构关系和承载力。结果表明:在荷载作用初期,FRP管的约束作用较小;在荷载作用后期,FRP管的环向应力增长较快,故以FRP管的环向断裂作为承载力极限状态指标。将现有理论计算模型与试验所得受约束混凝土的应力-应变关系进行对比,发现空心构件极限应变的理论计算误差较大,而实心构件吻合较好。最后提出了一种可用于确定实心组合柱极限承载力的简化计算方法,理论计算结果与试验值符合较好。     

GFRP/CFRP混杂约束混凝土柱极限承载力试验

为研究不同FRP片材约束形式对混凝土柱极限承载力的影响,对6个素混凝土柱、钢筋混凝土柱、混杂纤维片材约束混凝土柱轴心受压情况下的极限承载力进行了试验研究,并就不同类型柱体的极限承载力进行了对比分析.研究表明:外包GFRP/CFRP混合纤维片材能够约束混凝土柱体的变形;GFRP/CFRP混合纤维片材约束素混凝土柱与约束钢筋混凝土柱的承载力较接近.图3,表4,参8.     

FRP管-混凝土-钢管组合双壁空心柱抗震性能的研究进展

纤维增强复合材料(FRP)管-混凝土-钢管组合双壁空心柱是一种由FRP外管、钢内管以及两者之间填充的混凝土3部分组成的新型组合柱。FRP外管的纤维缠绕方向为环向或接近环向,可对混凝土提供约束并可提高其抗剪承载力;FRP外管可保护钢内管不接触腐蚀环境,而使其具有优越的耐腐蚀性能;钢管可起到纵筋的作用,为该柱提供轴力;而内部填充的混凝土受到FRP外管和钢内管的共同约束作用,使该柱具有优越的延性和抗震性能。结合国内外研究成果,阐述了FRP管-混凝土-钢管组合双壁空心柱抗震性能的研究进展,分析了FRP管厚度、轴压比、混凝土强度等对该新型组合柱的抗震性能的影响。     

FRP约束SRHC压弯构件正截面承载力计算

综合考虑钢骨混凝土柱的受力特性,提出一种在不增加构件截面尺寸的情况下,既提高其承载能力,又增加其抗剪能力和抗震延性的一种新型柱模式——FRP(纤维增强复合材料)与SRHC(钢骨高强混凝土)组合柱.在混凝土内部埋设型钢,形成SRHC柱,在进行施工的同时或待结构主体施工至一定高度后,再用FRP布横向包裹及纵向粘贴SRHC柱,形成FRP-SRHC组合柱.考虑到FRP钢骨混凝土柱多数是处于偏心受压状态,因此,分析环向FRP布对核心混凝土的约束作用及纵向FRP布对钢骨混凝土柱正截面承载力的贡献,确定FRP约束SRHC组合柱的界限相对受压区高度,分别给出FRP约束SRHC柱大(小)偏心受压柱的承载力计算公...     

FRP加固砌体结构的研究与应用

外贴纤维增强高分子聚合物复合材料(FRP)加固技术近年来在砌体结构的修复加固中得到应用.外贴FRP加固技术既适用于墙体局部开裂的加固又适用于墙体承载力不足的加固.介绍了近年来,国内外学者研究、开发和应用FRP材料进行砌体结构加固的试验和理论研究进展,详细介绍了FRP加固砌体结构抗剪、抗震、平面外抗弯性能以及FRP与砌体黏结性能研究进展.研究成果表明,外贴FRP加固可以提高砌体结构的抗剪和平面外抗弯极限承载力,改善结构的抗震性能,避免了由于砖砌体的脆性破坏而导致整体结构的突然破坏.同时介绍了欧洲古建筑采用FRP进行修复加固等FRP加固砌体结构工程应用情况.在总结以往研究成果的基础上提出了有关设计、施工建议,供实际加固改造工程应用参考.     

纤维增强混凝土局部抗压性能试验

基于斜向预应力混凝土道面锚固区应力复杂、混凝土抗裂性能差的特点,开展了纤维混凝土试件局部抗压性能试验,得到了纤维混凝土试件在局部荷载作用下的典型破坏模式,分析了支撑状态、纤维掺量对开裂强度和极限抗压强度的影响,揭示了纤维混凝土在局部受压条件下的破坏机理,并基于拉-压杆模型得到了带孔纤维增强混凝土局部受压承载力提高系数.结果表明试件支撑状态和纤维掺量均显著影响局部抗压承载力和破坏模式;对于相同的支撑状态,随着纤维掺量的增大,试件局部抗压能力逐渐增大;对于相同的纤维掺量,底部完全支撑时试件局部抗压承载力显著高于底部部分支撑状态下的承载力;局部受压面积比、预留孔道尺寸显著影响纤维混凝土试件的局部承载力提高系数.