GFRP筋混凝土梁抗爆性能试验研究与数值分析

玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋具有耐腐蚀、抗拉承载力高等优点.它们可作为混凝土防护结构的纵筋而代替钢筋.为了明确GFRP筋混凝土梁(GRCBs)的抗爆性能,对GFRP筋混凝土梁和钢筋混凝土梁(SRCBs)进行了爆炸试验、四点弯曲静力试验及数值模拟分析.结果表明:四点弯曲静力试验中,工况是3kg-0.65m的爆炸荷载作用后相同等效刚度设计的GRCBs承载力是SRCBs的5.5倍.在近距离爆炸作用下(比例爆距小于0.5159mkg^-3),由于GFRP筋处于弹性阶段,破坏形式主要是混凝土出现裂纹、剥落和震塌.通过数值模拟分析,增加纤维增强聚合物(FRP)筋刚度可以降低GRCBs跨中位移,跨中最大位移降低率与EA比的比值为0.1,减少GRCBs的裂纹与损伤,增强GRCBs的抗爆性能.当比例爆距小于0.4095mkg^-3,GFRP筋混凝土梁用C50及以上混凝土能有效减少混凝土震塌与剥落.研究表明,GRCBs比SRCBs具有更高的抗爆性能.     

不同温度环境下轻木夹芯复合材料板弯曲疲劳性能试验

复合材料夹芯结构具有轻质高强、耐腐蚀、可设计等特点,在土木交通工程领域具有广阔的应用前景.因其组分材料的热力性能差异较大,当温度环境变化时,特别是在交变荷载共同作用下,易导致界面剥离、芯材剪切、纤维断裂等疲劳破坏,影响结构的使用寿命.以玻璃纤维增强复合材料泡桐木夹芯板为研究对象,开展了恒湿环境(95％RH)、30～60...     

高性能纤维增强混凝土与筋材复合体系拉伸性能研究

超高性能混凝土（UHPC）具有优异的抗压强度，而超高延性水泥基复合材料（ECC）具有优良的拉伸应变强化能力，二者均属于高性能纤维增强基材。纤维增强复合材料筋（FRP bar）具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性能好的优点。高性能基体与高强度筋材的结合使用，有望解决传统钢筋混凝土结构的耐久性问题，同时保证结构体系的承载能力。选取力学性能不同的3种基体（普通混凝土、ECC和UHPC）与2种筋材（钢筋、BFRP筋），在其材料性能试验基础上，对其组成的6种配筋复合体系进行了轴拉试验。试验结果表明，复合材料的拉伸性能受多种因素的影响。高性能基材可以有效地提升构件强度，但复合体系的变形能力由基材与筋材中应变能力较弱的一方决定；高性能基材所提供的抗拉贡献和应变软化会导致复合体系提前进入破坏状态，反而降低了体系的延性（拉伸变形能力）。初步证明，基于高性能材料的结构构件设计必须综合考虑材料各自的力学性能和材料间相互作用造成的综合影响。     

真实海水环境下海水海砂混凝土内FRP筋性能退化研究

为得到真实海水环境下海水海砂混凝土（SWSSC）内纤维增强复合材料（FRP）筋的性能退化规律,在真实海水浸泡下对SWSSC内的玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）筋和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋的拉伸性能退化进行了试验研究,同时,用扫描电子显微镜（SEM）对两种筋材进行了微观观察.试验参数包括筋材种类（BFRP筋和GFRP筋）、腐蚀龄期（30 d、50 d、60 d和90 d）,测试性能为不同腐蚀龄期下两种筋材的拉伸强度和弹性模量.另外,对试验所处海域年平均相对湿度下SWSSC内的BFRP筋拉伸强度保留率进行了预测.结果表明：SWSSC内BFRP筋拉伸强度退化速度快于GFRP筋,两种筋材弹性模量无明显退化;SWSSC内的BFRP筋和GFRP筋,其拉伸强度退化主要是由树脂的水解或纤维-树脂界面性能退化引起.通过预测,在海南省海口市真实海水环境下,SWSSC内的BFRP筋拉伸强度保留率在50年后的预测值为75.6%（环境相对湿度为82%）.     

纤维增强复合材料土木工程创新应用之探索

正纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)以其优良的力学和化学性能(高强、轻质、耐腐蚀等)在土木工程领域得到了广泛的应用。自上世纪80年代起,由于混凝土结构腐蚀危机,FRP开始用于土木工程提升结构的耐久性。上世纪90年代中期,在日本神户地震后,FRP很快发展成抗震加固和改造的重要手段。FRP材料也从片材(纤维布和板)发展到筋材/索材、网格和格栅、拉挤型材、缠绕型材等多种形式应用于各类土木与建筑结构工程。此     

纤维增强复合筋中FBG的传感特性

纤维增强聚合物(FRP)具有突出的耐腐蚀、高强度、非磁性、质量轻、高疲劳限值的特性,而光纤布拉格光栅(FBG)具有抗电磁干扰、尺寸小、准分布式测量、抗腐蚀、绝对测量等突出优点.将FRP与FBG相结合,制作FRP-FBG智能复合筋.通过材料拉伸和温度试验分析智能复合筋的力学特性、应变传感特性和温度传感特性.试验结果表明:FRP-FBG智能复合筋既不改变FRP的力学特性也不改变FBG的应变传感特性,智能复合筋的温度传感性系数提高了约2.16倍.FRP-FBG智能复合筋克服了FBG在混凝土中埋设时难以保护的难题,是集功能材料和结构材料于一体的新型土木工程材料,具有广泛的应用前景.     

体外预应力FRP筋混凝土梁承载力计算

纤维增强塑料(FRP)作为一种新型高性能的结构材料,具有轻质、高强和抗腐蚀等特点,在土木工程中是一种具有发展前景的新型预应力筋用材。采用应变折减的方法推导了体外预应力FRP筋混凝土梁承载力的计算方法,并将计算结果与试验数据进行了对比。研究结果表明本文推导的计算方法可以作为体外预应力FRP筋混凝土梁承载力的计算公式。     

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。     

高温下GFRP筋力学性能的试验研究

为了研究高温下纤维增强复合材料(FRP)筋的力学性能,对直径为8mm的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋进行了高温下的拉伸试验,获得了10 ～ 500℃范围内随着温度升高GFRP筋的极限强度和弹性模量的衰减趋势;并结合材料TG/DSC热学试验结果提出了GFRP筋在高温下的拉伸本构模型.该三参数拉伸本构模型以纤维和树脂的...     

CFRP-GFRP-钢纤维增强混凝土复合桥面体系力学性能研究

钢纤维增强混凝土克服了传统混凝土的脆性,增加了混凝土的韧性,提高了混凝土的强度,碳纤维和玻璃纤维具备重量轻、强度高、耐腐蚀性能好等优点,利用碳纤维、玻璃纤维和钢纤维混凝土建造的复合桥面体系可以充分发挥各种材料优良的力学性能,提高桥面体系的承载力,延长使用寿命,降低桥面的维护成本.本文运用有限元软件对一种CFRP-GFRP-钢纤维增强混凝土复合桥面体系进行了力学性能分析研究,得到了不同截面形式的复合桥面结构的轴向应变分布曲线,计算结果与相关文献中的试验结果分布规律基本一致.结果表明:复合桥面体系既能充分发挥碳纤维和玻璃纤维的抗拉强度,又能很好地利用纤维增强混凝土的抗压性能,有限元分析结果与试验结果基本吻合,为复合桥面体系的推广应用及研究提供了参考.     

玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋混凝土梁斜截面受力性能

为了解决在恶劣环境下海港等工程钢筋锈蚀所引起的混凝土结构耐久性问题,研究了将玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋替代钢筋应用在混凝土结构中的技术,并以钢筋为对比,进行了16 mm的玻璃纤维增强塑料筋混凝土简支梁的三点抗弯、抗剪力学性能研究.结果表明:在裂缝开展之前,玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的变形略大于钢筋混凝土梁;裂缝开展后,玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的变形增长较快,呈现脆性破坏的特征.玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的开裂荷载只有钢筋混凝土梁的72%左右,剪压破坏荷载为钢筋混凝土梁的77%左右.     

玻璃纤维增强塑料筋混杂纤维混凝土梁抗弯性能研究

本文利用静力加载试验及有限元模拟分析,研究了纤维掺入对钢筋及玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋混凝土梁抗弯性能的影响,并提出了适用于GFRP筋混杂纤维混凝土梁的平衡配筋率与极限承载力计算公式.结果表明,将钢纤维与聚乙烯醇(PVA)纤维掺入普通钢筋混凝土梁中可小幅提高梁的开裂荷载;利用GFRP筋替代钢筋作为受力筋体,可明显提...     

纤维沥青混凝土动力性能试验研究

采用变截面分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB),对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩试验研究.试验结果与分析表明,沥青混凝土具有应变率增强效应,其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大;但是,纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势;纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响,聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优;3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标,聚酯纤维增强沥青混凝土抗压强度最佳,木质素纤维次之,玻璃纤维最差;聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳,玻璃纤维次之,木质素纤维最差.     

预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能

为了探索碳纤维复材(CFRP)绞线在混凝土结构中的应用,采用CFRP绞线作为预应力筋,开展了预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能试验研究。试验结果表明:平截面假定适用于混合配筋的混凝土梁;配置预应力CFRP绞线可以显著提高混凝土梁的抗弯承载力,相比于普通钢筋混凝土梁,混合配筋混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高了74%~146%、27%~48%和29%~50%,但混合配筋混凝土梁的延性明显降低;在混凝土压碎失效模式下,预应力水平和预应力CFRP绞线数量对延性影响并不明显;GB 50608—2020《纤维增强复合材料工程应用技术标准》中预应力纤维复材(FRP)筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式可以应用于预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯承载力计算。     

高性能材料在结构工程中发展与应用

对混凝土(高性能混凝土、活性细粉混凝土、低强混凝土、轻骨料混凝土、钢纤维混凝土、自密实混凝土、机敏混凝土等)以及混凝土增强材料(纤维筋、预应力钢棒等)近年的发展与应用，作了论述。     

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.     

“纤维薄板增强混凝土构件的研究”通过成果鉴定

20 0 4年3月5日,广东省重点攻关项目“纤维薄板增强混凝土构件的研究”在华南理工大学通过了由广东省科技厅组织、广东省教育厅主持的成果鉴定。该项目具有以下特点:(1)研究开发的碳纤维薄板、芳纶纤维薄板和高强玻璃纤维薄板的编制技术为国内外首创。开发的纤维薄板材料的性能价格比优越,具有单层结构,最大程度地减少了界面对构件强度的影响,同时可按照各种结构的强度、尺寸的要求编制成不同规格的单层纤维薄板;纤维薄板的柔软性好,容易粘贴,施工性好。(2 )对纤维薄板增强混凝土构件的力学性能进行了系统的研究,基于理论分析、有限元数值计…     

环氧树脂多层地板材料

此地板材料包括底漆、玻璃纤维增强头道底漆、加填料面漆和聚氨基甲酸乙酯树脂封闭底漆四层。多层地板涂层包括:(a)底材,即预制混凝土地板;(b)环氧树脂第一层涂层,     

钢-连续纤维复合筋及其增强混凝土结构研究现状

钢-连续纤维复合筋(SFCB)由内芯钢筋与纤维增强复合材料(FRP)外包覆层复合而成,基于钢筋和FRP的优势互补,SFCB具有良好的耐腐蚀性能与稳定的屈服后二次刚度,在新建结构和加固领域具备广泛的应用前景。本文介绍钢与FRP复合的不同产品(筋、板、索等)及其力学性能特征,复合产品的受拉性能可以通过复合法则进行较好的预测,而SFCB的往复拉压性能由于内芯钢筋和外侧FRP相互作用而产生"双向削弱效应"。对SFCB/混凝土界面黏结性能及其增强混凝土梁、板、柱性能的研究进展进行介绍,SFCB/海砂混凝土的短期和长期黏结性能均表现良好,在盐溶液中浸泡6个月后其黏结性能无明显减弱;在相同柱顶侧移下,SFCB增强混凝土柱相对于普通钢筋混凝土(RC)柱的柱底曲率需求较小,结合集束等高效配筋形式可以实现SFCB增强混凝土柱变形能力的进一步有效控制;振动台试验表明:SFCB增强混凝土柱的塑性铰区应变更为均匀,有利于减小结构的震后残余变形。通过梳理SFCB及其增强混凝土结构研究现状,对提升本领域研究水平和促进工程应用推广有一定的参考价值。     

相对湿度对海水海砂混凝土环境下GFRP筋拉伸性能影响

通过建立相对湿度、混凝土孔隙溶液饱和度以及腐蚀反应速率之间定量分析方法，研究了环境相对湿度对海水海砂混凝土环境下玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋力学性能的影响规律.利用混凝土孔隙尺寸分布函数和孔隙溶液的表面张力公式建立了相对湿度与海水海砂混凝土孔溶液饱和度关系模型；假设孔隙液均匀弥散于混凝土，得到了氢氧根(OH^-)腐蚀离子浓度；借助蚀刻模型计算OH^-作用下GFRP筋的腐蚀速率和强度保留率；利用试验数据验证了分析方法的准确性.根据中国部分沿海城市的气候统计数据，预测了代表性环境温度和水灰比条件下，相对湿度对海水海砂混凝土环境中GFRP筋强度保留率的影响规律，相对湿度的增加促进了GFRP筋的性能退化.结合相关标准规定，得到了海水海砂混凝土环境下GFRP筋的相对湿度与使用年限关系曲线.