基于断裂力学的锚拉板疲劳寿命评估

为研究斜拉桥锚拉板结构的疲劳性能,以一座叠合梁斜拉桥为例,采用最新钢桥规范的疲劳荷载模型加载并按雨流法处理计算了疲劳荷载谱,结合空间实体有限元模型,识别了锚拉板的典型构造细节并获得疲劳应力谱;在典型构造细节处引入初始表面裂纹,计算了裂纹尖端的应力强度因子,回归分析得到应力强度因子与裂纹尺寸的关系式,代入Paris公式积分得到了各典型构造细节的疲劳寿命,从而建立了基于断裂力学的锚拉板疲劳寿命分析方法.研究结果表明:基于断裂力学方法得到的锚拉板疲劳寿命超过了100年,满足设计及使用要求;裂纹初期扩展很慢,当尺寸达到10mm时,已消耗了60%~80%的疲劳寿命,应及时加以补强.     

广义Paris公式预测沥青路面的疲劳寿命

重复作用的交通荷载可以在路面沥青混合料细微缺陷或裂缝的尖端造成应力集中并以复杂的形式自上而下扩展,最终导致路面的疲劳开裂破坏．本文应用断裂力学的原理探讨沥青路面疲劳寿命的预测方法．计算与分析表明：广义Paris公式可以考虑沥青路面结构内材料复杂的裂缝扩展;沥青面层的疲劳寿命随着面层厚度的增加以近似线性的幂函数的形式增加;另一方面,沥青面层的疲劳寿命随着面层材料模量的降低以负指数的幂函数的形式增加．     

FRP加固混凝土结构的疲劳性能研究进展

纤维增强材料(FRP)具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,运用于土木工程加固领域。总结了FRP预应力与非预应力加固钢筋混凝土结构在疲劳荷载作用下的力学特性和加固效果;界面在疲劳荷载作用下性能变化的研究方法和有关结论和分析,指出了疲劳性能研究的关键在界面,因此需要做更精细的研究。     

纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土柱的研究综述

纤维增强复合材料(FRP)以其轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、施工方便等特点,备受土木工程界内人士的关注.近年来随着国内外对FRP材料的研究和发展,FRP作为一种高效的、极具发展和应用前景的新型建筑材料其应用也日益广泛,现己成为结构补强加固和新结构体系开发中的一种重要的新材料.本文主要从FRP加固混凝土柱应力-应变关系,抗震性能以及数值模拟等方面对FRP加固混凝土柱的国内外研究状况进行详细阐述.     

恶劣环境条件下的FRP加固混凝土柱耐久性研究综述

纤维增强复合材料（FRP）近年来已被广泛应用于混凝土结构的补强加固中,其耐久性越来越多的被工程应用人员所关注。在过去的几十年中,FRP加固混凝土柱在结构修复和民用建筑抗震加固中的应用得到了广泛的研究,获得了较多有益的结论。然而,尽管FRP加固混凝土是设计和安全评估中的一个重要问题,但关于暴露在恶劣环境条件下的FRP约束混凝土耐久性的研究结果仍然不足。本文从FRP片材和FRP加固混凝土复合结构两个方面对其在恶劣环境条件下的研究进展进行了总结,以期提高人们对FRP加固混凝土柱耐久性的认识。研究表明：FRP片材具有较高的耐久性,可以用于在各种侵蚀环境中加固混凝土结构;FRP加固混凝土柱使用FRP片材加固后其力学性能显著提高,并且在侵蚀环境中的耐久性也得到了较好的改善。     

FRP加固混凝土柱钢筋锈蚀电化学特性

通过外加电流加速试验获得锈蚀钢筋混凝土柱,采用纤维增强聚合物(FRP)全裹方法对其进行加固,然后通过盐溶液干湿交替方法对FRP加固柱进行钢筋锈蚀试验,利用电化学工作站量测FRP加固柱的钢筋半电池电位和线性极化曲线,分析FRP加固柱的钢筋锈蚀电化学特性.试验结果表明:随着干湿交替次数的增加,外粘CFRP和GFRP加固柱的钢筋半电池电位呈先升高后稳定趋势,线性极化电阻呈增大趋势,腐蚀电流密度呈降低趋势;外粘CFRP和GFRP加固法均能在一定程度减缓钢筋混凝土柱的钢筋锈蚀,CFRP延缓钢筋锈蚀效果优于GFRP.     

预应力FRP加固混凝土梁性能研究

通过数值计算和试验，对外贴预应力FRP加固受弯构件的受力性能进行了研究，对加固后钢筋混凝土梁正截面的破坏特征、受力特点和影响因素以及构件变形进行分析。结果表明，计算数据与实验数据具有较好的吻合度，同时分析了造成实验数据和计算数据误差的原．因，为加固设计和计算提供必要的参考。     

FRP片材加固混凝土梁的计算方法

对FRP片材加固混凝土梁的破坏形态、计算方法进行了探讨,并对8根FRP加固混凝土梁的极限承载能力进行了对比分析,理论计算结果与实测值吻合较好.研究表明:粘结FRP布加固混凝土梁承载力和加固时的初始应力水平有关,相同条件下,CFRP片材加固混凝土梁承载力最大;GFRP片材加固混凝土梁承载力最小;混杂纤维加固钢筋混凝土梁的承载力介于二者之间.     

混凝土结构FRP嵌入式加固技术

嵌入式加固技术是近年来发展起来的新兴技术。主要介绍了纤维增强复合材料FRP(Fiber Reinforced Polymer)嵌入式加固技术的特点、实施方式、工程应用及研究成果。分析了嵌入式加固所采用的材料的类型和力学性能。抗弯及黏结性能是混凝土结构FRP嵌入式加固未来重要的研究方向。     

冻融循环对FRP增强混凝土柱影响试验研究

为验证采用FRP加固混凝土结构的耐久性能,采用快速冻融循环试验方法,首先研究了冻融循环对FRP力学性能、粘结剂剪切粘结性能、FRP与混凝土粘结强度的影响,并在此基础上进一步研究了冻融循环对FRP加固混凝土柱受力性能的影响．结果表明：冻融循环对CFRP的力学性能影响不大,对GFRP力学性能有较大影响;冻融循环对FRP与混凝土粘结性能影响较大,对FRP增强混凝土柱的影响不显著．     

纤维增强聚合物加固混凝土结构耐久性能研究

外贴纤维增强聚合物(FRP)加固混凝土结构的应用时间不长,因此这种加固方法的耐久性能需要试验验证.通过快速冻融试验、碱化试验、浸水试验、湿热试验研究了腐蚀环境对纤维增强聚合物复合体力学性能的影响.试验结果表明,碳纤维增强聚合物(CFRP)的耐久性能较好,在各种暴露条件下,力学性能没有明显退化;而玻璃纤维增强聚合物(GFRP)的耐久性能略差,水环境、碱环境、湿热环境以及冻融循环对GFRP均产生了较大的影响.采用快速冻融循环试验和湿热试验,研究了腐蚀环境对FRP与混凝土粘结性能、FRP加固混凝土梁、柱受力性能的综合影响.结果表明:FRP与混凝土粘结性能下降较大,FRP加固混凝土结构具有较好的耐久性能.     

BFRP/HFRP布-混凝土界面黏结性能试验研究

为了深入了解BFRP(玄武岩纤维增强复合材料)及HFRP(混杂FRP)布外贴加固混凝土结构的界面黏结性能,进行了单调荷载下BFRP/HFRP布-混凝土界面力学性能的试验研究.试验采用双面剪切试件的形式,利用数字图像相关(DIC)法测量FRP表面的应变分布.试验结果表明:与同层数CFRP试件相比,BFRP-混凝土界面剥离承载力较低,但剥离破坏过程具有延性特征;与碳纤维混杂后,HFRP-混凝土界面的承载力明显提高.基于该试验结果发现,最大界面断裂能、最大剪应力与FRP刚度存在着一定的相关性;经过与应变片数据比较,证实了DIC法用于FRP-混凝土界面试验应变测量的可靠性.     

FRP加固轴压混凝土矩形截面柱的承载力计算

在分析FRP约束混凝土矩形截面柱受力机理的基础上,建立了FRP约束混凝土矩形柱截面的有效受压区的计算模型,结合已有的试验数据,提出了FRP加固混凝土轴心受压矩形截面柱极限承载力的实用计算公式.     

玄武岩FRP模壳不排水加固混凝土墩柱轴压性能有限元研究

玄武岩FRP模壳(简称BFRP模壳)可用于桥梁水下桩基、桥墩等混凝土墩柱的不排水快速加固。本文在BFRP模壳加固混凝土墩柱轴压试验研究基础上,通过ABAQUS有限元软件建立了相应的有限元分析模型,并与试验结果进行比较分析,验证了该有限元模型是可靠有效的。然后在此模型基础上,分析了混凝土填充量、填充混凝土强度、BFRP模壳约束强度及尺寸效应等参数对BFRP不排水加固混凝土墩柱轴压性能的影响。结果表明：增加混凝土填充量能提高试件的承载力,但承载力提高幅度并非随着填充量的增加而增加,而是趋于稳定;填充层混凝土强度等级越高,加固试件承载能力越高,但提高幅度随填充混凝土强度等级的提高而不断减小,填充层混凝土强度等级的变化对加固试件的延性性能影响相对较弱;增强BFRP模壳连接部分的约束强度能提高加固试件的承载力,当连接部分的强度接近非连接部分的强度时,承载力的提高幅度最大;BFRP模壳加固轴心受压柱的峰值荷载存在尺寸效应,轴压峰值荷载提高系数随墩柱尺寸的增加而减小。最后,建议了BFRP模壳约束加固混凝土墩柱的轴压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果及模拟结果吻合良好。     

基于线性黏聚力模型的FRP筋锚固长度计算方法

为了研究FRP筋在混凝土中最小锚固长度的一般计算方法,依据应变能等效原则将FRP筋混凝土的黏结滑移曲线转化为线性黏聚力模型,在FRP筋混凝土拉拔试件微分单元受力分析的基础上,推导出了最小锚固长度的计算公式,并通过算例进行了验证和对比分析。算例表明,该计算方法与现有的几种计算方法吻合较好,其计算值相差都在15%以内。不同的黏结滑移模型对FRP筋锚固长度影响不大,最大仅相差8%。结果表明,基于线性黏聚力模型推导的FRP筋在混凝土中最小锚固长度计算公式正确可行。     

柱截面形状对纤维布约束混凝土柱加固效果的影响

采用ANSYS对不同截面形状的纤维布约束钢筋混凝土柱的轴心受压性能进行了非线性数值分析,研究了纤维布约束钢筋混凝土不同截面形状柱的破坏形态和受力机理,结果表明:截面形状对加固柱的加固性能有明显影响,在实际工程中柱截面形状宜优先选用倒圆角截面。     

FRP约束混凝土圆柱体极限受压强度及其应变计算公式

通过对国内外共341个实验数据的研究,分析了FRP约束混凝土圆柱极限受压强度及应变公式,分析结果认为强度公式和应变公式均呈现出较好的线性关系,可以用线性公式表示,并对线性关系中的k值重点做了分析比较,分析了不同作者k值不同的原因,并提出了相关公式。     

FRP加固钢筋混凝土梁破坏机理的数值试验研究

运用三维真实破裂过程分析RFPA（Realistic Failure Process Analysis）方法,对FRP加固钢筋混凝土梁的破裂过程进行了数值分析。对比分析了钢筋混凝土受弯构件和FRP加固钢筋混凝土受弯构件的裂缝形成过程和破坏模式,从裂缝间距的变化及梁的承载力方面入手探讨FRP对钢筋混凝土梁的加固机理。研究结果表明RFPA数值试验方法为混凝土构件力学性能和破坏机理的研究提供了一种新的分析手段。