考虑尺寸效应的FRP约束混凝土分析模型

尺寸效应对纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)约束混凝土力学性能的研究尚不明确。分析了端部约束对混凝土圆柱体破坏模式的影响,考虑端部摩擦系数后,可以较好地模拟锥体破坏。根据已有文献中的试验数据,建立了64个FRP约束混凝土拟合样本数据库,涵盖了不同的FRP材料、混凝土抗压强度、50～400 mm范围的圆柱体直径、约束刚度比。尺寸效应对强度具有显著影响,DP准则中的内聚力本质上是强度函数,因此通过修正内聚力参数考虑尺寸效应的影响。通过USDFLD子程序实现塑性参数的自定义,分析了不同尺寸参数对FRP约束混凝土圆柱体名义强度的影响规律,提出了考虑尺寸效应的内聚力模型。结果表明：64个拟合样本的极限强度试验值和FEA预测值具有较好的一致性,决定系数为0.91,说明通过修正内聚力参数模型能较好地模拟不同圆柱体直径对FRP约束混凝土柱名义抗压强度的影响。最后对25个验证样本开展分析,得出极限强度FEA预测值和试验值的决定系数为0.93,表明所提出内聚力修正模型具备有效性,能够揭示尺寸效应对FRP约束混凝土强度的影响规律,且具有较好的精度。     

FRP约束混凝土柱强度和延性性能试验研究

为研究碳纤维增强复合材料CFRP对约束混凝土柱延性性能的影响,玻璃纤维增强复合材料GFRP对约束混凝土柱的强度和延性的改善效果,以及高强度CFRP以外的其他材料的约束效应,并分析它们在约束混凝土柱中的作用机理,通过对纤维增强复合材料FRP约束柱布置纵向、环向位移传感器进行单轴压缩试验,由裂纹走向及破坏形态总结出了FRP约束柱的破坏过程,根据荷载-应变曲线、荷载-位移曲线研究了FRP约束混凝土圆柱的强度和延性性能。研究结果表明:(1)CFRP和GFRP作为约束材料,都可以产生强的约束效应,提高约束混凝土的强度,CFRP、GFRP约束混凝土强度分别增加了29.2%和58.6%;(2)强约束作用下,CFRP和GFRP约束混凝土柱的强度和延性性能得到显著改善;(3)由于单一FRP材料的线弹性性质,FRP约束混凝土柱破坏时脆性特征明显;(4)与CFRP相比,变形性能较好的GFRP能更好地改善混凝土柱的延性性能,设置1层GFRP相比1层CFRP延性可提高61.9%,设置2层GFRP相比2层CFRP延性可提高63.6%。     

FRP约束混凝土柱强度和延性性能 试验研究

为研究碳纤维增强复合材料CFRP对约束混凝土柱延性性能的影响，玻璃纤维增强复合材 料GFRP对约束混凝土柱的强度和延性的改善效果，以及高强度CFRP以外的其他材料的约束效 应，并分析它们在约束混凝土柱中的作用机理，通过对纤维增强复合材料FRP约束柱布置纵向、 环向位移传感器进行单轴压缩试验，由裂纹走向及破坏形态总结出了FRP约束柱的破坏过程，根 据荷载-应变曲线、荷载-位移曲线研究了FRP 约束混凝土圆柱的强度和延性性能。研究结果表 明：（1） CFRP 和GFRP 作为约束材料，都可以产生强的约束效应，提高约束混凝土的强度， CFRP、GFRP约束混凝土强度分别增加了29.2%和58.6%；（2） 强约束作用下，CFRP和GFRP约 束混凝土柱的强度和延性性能得到显著改善；（3） 由于单一FRP材料的线弹性性质，FRP约束混 凝土柱破坏时脆性特征明显；（4） 与CFRP相比，变形性能较好的GFRP能更好地改善混凝土柱 的延性性能，设置1 层GFRP相比1 层CFRP延性可提高61.9%，设置2 层GFRP相比2 层CFRP延 性可提高63.6%。     

FRP网络加固桥梁水下结构技术研究与应用

该研究项目是为研究复合混凝土柱的设计方案,不使用含铁材料,但具有较高的刚度。这是为了避免当前由于加固构件生锈而导致的由于膨胀问题产生的混凝土劣化问题。这种目标可以通过用拉挤的I形玻璃FRP结构部分(拉挤FRP光栅部分)代替混凝土柱的钢筋来实现。FRP结构形状与混凝土之间的复合作用旨在减少FRP钢筋在混凝土中使用时在先前所观察到的高变形。本文进行了实验研究,研究了拉挤FRP格栅作为单向混凝土柱加固的适用性和性能,并将其性能与钢筋或FRP筋钢筋混凝土柱的性能进行了比较。这项研究阐明了拉挤玻璃纤维格栅与混凝土柱的复合作用的行为,表明它是一种替代成功的施工系统。     

FRP包裹钢筋混凝土墩柱抗震性能的有限元分析

利用FRP对钢筋混凝土结构进行抗震加固是一种有效的结构加固方法.介绍了FRP材料对钢筋混凝土结构进行抗震加固的机理;对混凝土材料,采用两种不同的应力应变关系,利用有限元软件ANSYS模拟了在轴向力和单调水平荷载作用下的钢筋混凝土柱(未加固柱)的力学响应,并与FRP加固柱的力学性能进行了对比,验证了FRP抗震加固方法的有效性,为试验研究及工程加固提供了理论指导.     

基于BP神经网络的FRP加固混凝土柱承载力预测

为提高纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土轴压柱承载力的计算精度,建立了FRP加固混凝土轴压柱承载力的BP神经网络预测模型.利用大量试验数据对神经网络模型进行训练,并用训练成熟的神经网络模型对FRP加固混凝土轴压柱的承载力进行了预测.通过模型预测值与试验结果的比较,证明该模型的预测结果具有一定的可信度,最大误差不超过15%,比其他计算模型的精度高.     

纤维增强聚合物抗震加固混凝土柱研究综述

纤维增强聚合物以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的日益关注，近年来被广泛地用于各种形式结构的修复与加固，甚至在新结构中也有所应用。本文从约束混凝土的应力-应变关系、主要试验结论以及国内外相关设计规范／指南等方面回顾了FRP约束混凝土柱的研究现状，指出今后研究中需要解决的若干关键问题。     

轴心受压FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线计算

采用多轴应力下Ottosen混凝土应力一应变关系及Ottosen破坏准则，以核心混凝土与FRP约束层变形协调为边界条件，通过编制程序对FRP约束混凝土轴压短柱应力一应变关系曲线进行了计算，并与试验结果进行了对比，结果表明理论计算方法与实验结果吻合良好．     

预应力CFRP加固混凝土柱抗震性能的数值分析

采用预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱,可以提高柱的抗震性能．本文采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验过程进行了数值模拟分析,提出了分析同类问题的有限元算法,研究了预应力大小对预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,分析了预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱的破坏机理．分析结果表明：随着FRP片材预应力度的增加,被加固柱的滞回曲线趋于饱满,滞回环的外包面积增大,延性增加,其耗能能力和抗震性能显著提高．     

CFRP加固局部薄弱混凝土桥墩非线性分析

环境或施工等因素导致的钢筋混凝土桥墩局部混凝土劣化会削弱桥墩的抗振承载能力亟待加固.进行了CFRP加固局部薄弱桥墩的压弯性能试验研究,并分别采用FRP约束混凝土轴压偏压应力-应变关系对CFRP加固局部薄弱桥墩进行了非线性分析.结果表明,采用偏压模型预测的方法比传统预测方法更接近试验结果,采用FRP约束混凝土偏压本构关系进行非线性分析比传统预测适用性更强.讨论了传统采用轴压模型对CFRP加固局部薄弱桥墩进行非线性分析的局限性.     

FRP布加固RC梁弯曲疲劳性能研究现状与建议

FRP作为一种新兴材料,其在实际结构疲劳加固中的应用随着价格的降低而飞速发展。主要介绍了国内外关于不同 FRP布加固钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能的试验研究与理论分析,结合课题组进行的玄武岩纤维布（BFRP）加固 RC梁试验情况,为今后FRP布加固RC梁弯曲疲劳性能的研究方向提出几点建议,有利于该学科的发展。     

FRP加筋砼构件的抗弯承载能力研究

纤维增强聚合物（FRP）不仅可以用于砼构件的加固,还可以取代钢筋做成FRP筋砼结构。这种FRP筋砼的截面分析与钢筋砼截面相类似,但又不尽相同。结合实例提出一套计算FRPZ砼的抗弯承载能力的方法,具有一定的参考价值。     

曲面混凝土构件内弧粘贴FRP弦剥离效应

进行了26个曲面构件的FRP-混凝土界面粘贴试验, 研究了混凝土强度、FRP粘贴层数、FRP粘贴长度与构件曲率对粘贴强度、界面应变与破坏机理的影响。研究结果表明: 曲面混凝土构件内弧粘贴FRP易出现3种破坏形态: 弦剥离破坏、FRP在裂缝处被拉断和FRP在试件裂缝一侧发生剥离, 其中构件曲率越大, 越容易发生弦剥离破坏, 小曲率构件多发生FRP拉断破坏; 随外荷载的增大, FRP应变峰值有一个向后传递的变化过程, 说明沿纤维长度方向的FRP并不是全部参与工作, 存在一个有效工作(粘贴) 长度; 对本试验数据采用虚拟零点方法分析得出, 曲面混凝土构件内弧粘贴FRP有效粘贴长度约为14 cm; 曲率对粘贴强度影响显著, 曲率增大, 纤维应变梯度增大, 有效粘贴长度变小, 粘贴强度降低; 曲率相同时, 纤维层数越多, 沿纤维方向应变分布越均匀, 粘贴强度越大, 但是这一增长并非与FRP层数成线性关系, 2层纤维粘贴强度约为1层的1.5倍; 当纤维层数增加时, 粘贴层法向应力增大较快, 试件更易发生弦剥离破坏, 这种破坏是由法向粘贴应力与面内剪应力的耦合效应引起的; 粘贴层应力函数可用内弧曲率圆心角的余弦函数表示, 当矢高分别为30、60、90 mm时, 构件平均误差分别为7.7%、2.4%与8.8%, 因此, 函数精度较高。      

FRP约束超高性能混凝土圆柱轴压本构模型

为研究纤维增强复合材料(FRP)约束超高性能混凝土(UHPC)圆柱体的轴压性能,对30根FRP布约束和3根无约束UHPC圆柱体进行了轴心抗压试验,分析了FRP种类、纤维布层数和约束形式对UHPC轴压性能的影响规律.根据试验结果,同时考虑约束刚度和纤维布极限应变的影响,通过回归得到了约束试件强度和极限应变预测公式,并对Lam-Teng模型中的截距进行了修正.研究结果表明:约束比和侧向约束刚度是影响约束试件强度和极限应变的主要因素;约束试件的应力-应变曲线由抛物线和直线段组成;改进后Lam-Teng模型的拟合优度均值为0.96,能更精确地预测约束试件的应力-应变关系.      

现代无金属结构在桥梁工程中应用的核心问题及解决方法探讨

在分析现代无金属结构的民族化和高科技特征基础上,讨论了这种传统的新型结构在中国现代桥梁工程中应用会具有明显优点和前景,并可以较好地解决结构高强度、大跨度、耐腐、抗震、抗疲劳等重要要求,也有益于结构智能化控制等,但还需解决几个核心问题,如复合纤维与砼变形协调问题、预应力纤维砼结构的纤维筋张、锚方式等.     

具有粗砂层的FRP板与混凝土粘结性能试验研究

纤维增强复合材料板与混凝土的有效粘结是保证FRP-混凝土组合结构正常工作的基础.采用FRP板-混凝土块搭接接头的单剪试验方法研究FRP板与混凝土的粘结性能,为增强粘结效果,对FRP板表面采取了粘结粗砂的措施,试验同时考虑粘砂长度对粘结性能的影响.试验结果表明:(1)粘结破坏为典型的脆性破坏;(2)平均粘结强度与粘砂长度近似成反比;(3)粘结粗砂法可作为FRP-混凝土组合结构中有效的组合界面连接措施.提出的抗剪设计方法可用于FRP-混凝土组合结构中组合界面抗剪设计.     

FRP筋与混凝土粘结性研究

FRP筋与混凝土间的粘结性是FRP筋混凝土的关键问题,是FRP筋混凝土结构中最基本的力学行为.分析FRP筋与混凝土的粘结机理、粘结力的构成,讨论影响FRP筋与混凝土之间粘结强度的因素,可供同行参考.     

HB-FRP加固混凝土梁研究综述

为总结混合粘贴纤维复合材料(HB-FRP)加固方法的研究成果, 推动其在混凝土梁维修加固领域的更广泛应用, 调研了HB-FRP加固法的研究现状, 揭示了外贴HB-FRP在外荷载和环境侵蚀下容易发生剥离的问题; 阐述了HB-FRP抑制FRP加固后剥离的工作机理, 分析了HB-FRP加固体系的构造特征及其对界面黏结力的影响; 总结了已有黏结-滑移模型和剥离荷载模型, 研究了加固梁的抗弯和抗剪性能; 分析了当前工作的不足, 并展望了下一步的研究方向和思路。分析结果表明: 外荷载和环境侵蚀均可能引起FRP剥离, HB-FRP加固同时发挥了化学黏结、摩擦和销栓作用, 有效地抑制了FRP剥离; 目前几种HB-FRP黏结-滑移关系的主要区别为达到界面黏结强度时FRP是否会发生稳定的滑移; 黏结界面极限剥离荷载取决于其黏结-滑移关系; HB-FRP加固可用于正截面抗弯和斜截面抗剪, 加固梁承载力和加固效率可得到大幅提高; 增加FRP配置率和钢扣件数量能有效提高加固梁的抗弯能力, 钢扣件间距对加固梁承载力的影响和加固设计准则还不明确, 裂缝和外荷载对加固梁的剥离荷载、材料利用率和破坏模式影响显著; 加固梁抗剪强度的增加主要来自FRP和混凝土提供的剪力, 而箍筋的影响较弱; 增加FRP加固量和减小条带间距能显著提高加固梁的抗剪承载力; 后续应继续研究HB-FRP加固设计理论, 提出考虑材料与构造特征的黏结特性计算模型和基于界面剪力的HB-FRP钢扣件间距设计方法, 进而建立HB-FRP加固混凝土梁的优化抗弯、抗剪设计方法和设计公式。      

CFRP在新建桥梁中的应用与展望

文章比较了几种纤维增强塑料的力学性能,通过详实的数据分析了碳纤维增强塑料应用于新建桥梁的可行性.探讨了近年来新建CFRP梁桥和CFRP缆索承重桥梁取得的新进展,给出了一些应用的例子;分析了CFRP桥梁的经济性问题,对进一步的研究工作提出了建议.