FRP简介及其在桥梁工程中的应用综述

纤维增强塑料(FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀和抗疲劳等优良性能,近些年来受到土木工程界的普遍关注。笔者在文中介绍了FRP的种类和基本性能,包括物理力学性能、持时性能和耐久性能,分析和总结了FRP片材、FRP棒材及FRP型材在桥梁工程中的应用情况和最新研究成果。FRP片材主要用于混凝土结构的受弯加固、受剪加固及抗震加固等;FRP棒材可用作RC结构中的增强筋、PC结构的预应力筋或缆索承重桥的主要受力构件;FRP型材主要用于恶劣环境条件下替代钢筋网片、用作桥面板及FRP管混凝土组合结构。     

FRP缠绕混凝土墩柱抗震性能的有限元分析

利用FRP对混凝土结构进行抗震加固是一种有效的结构加固方法，介绍了利用FRP材料对混凝土墩柱进行抗震加固的机理，利用有限元软件ANSYS模拟了地震中轴向压力与单向及双向地震往复荷载耦合作用下FRP加固混凝土墩柱的力学响应，并与非加固墩柱的受力性能进行了比较，验证了此种抗震加固方法的有效性，为试验研究及加固工程施工提供了理论依据。     

FRP材料在大跨度桥梁结构中的应用展望

近年来,纤维增强复合材料(FRP)具有的高强、轻质、耐腐蚀等显著优越性能逐渐为工程界所认可,国外许多工程开始将它应用于新建的桥梁中,甚至是大跨度桥梁中。本文分析了FRP材料的特点以及与传统材料相比的突出优点,特别分析了FRP材料用于大跨度斜拉桥或悬索桥时,可以使结构的极限跨径有很大的提高,可以为一些特大跨径桥梁的设计提供新的思路。本文同时也对FRP材料的一些不足进行了分析。     

用FRP材料加固石拱桥:单面接触模型及极限分析

给出用FRP材料加固的石拱桥的破坏模式及其极限荷载的估计方法。采用有摩擦单面接触有限元模型来模拟可能出现的裂缝。采用FRP材料加固拱腹和/或拱背,加固后拱的破坏模式有:石块滑移、石块压溃、FRP材料剥离及FRP材料断裂。计算得出的破坏模式与有关文献中给出的实验结果相同。     

FRP工程结构多尺度不确定性分析研究进展

纤维复合材料(FRP)结构在桥梁工程中的应用日益增多，但其采用复杂的制造工艺导致FRP材料属性及其构成结构性能存在较大的离散性，同时不确定性参数的多层级、非均质和种类多等特点使得其结构可靠性较难准确量化。为推动FRP结构不确定性分析方法和应用研究的进一步发展，从FRP结构不确定性来源、材料力学性能概率预测方法、结构可靠性分析方法3个方面梳理国内外FRP结构不确定性分析方法的研究进展，并探讨其不足和发展趋势。不确定性来源方面，从复合材料制造缺陷分类出发，详细阐述典型制造缺陷的成因、对FRP力学性能的影响及其引起的不确定性。材料力学性能概率预测方法方面，综述了基于均匀化理论的摄动随机有限元法和谱随机有限元法等概率均匀化方法的适用范围，并介绍了上述方法在细观尺度不确定性对宏观力学属性的影响程度和敏感性分析中的应用。结构可靠性分析方面，分别综述了用于FRP结构静力分析、动力分析和屈曲稳定分析的多尺度不确定性分析方法以及可靠性分析方法的研究。研究结果表明：FRP结构显著的几何多层级和复杂的制造工艺不可避免地产生各种缺陷而造成力学性能下降和离散性，采用试验、细观力学模型和均匀化方法并结合随机有限元...     

FRP板加固钢梁的设计方法研究

给出了包括概念设计和计算在内的FRP加固钢梁的设计方法。概念设计给出了评价是否采用FRP进行加固的因素,分析了钢结构加固的要点,并提出采用预应力转移恒载的加固方式。FRP加固钢梁设计的主要步骤是:确定材料属性、评估原有构件的性能、确定所需的FRP截面积、计算界面应力、考虑疲劳荷载下的性能及细节设计。在考虑疲劳荷载作用时,粘接层的最大界面应力不能超过静载强度的30%。     

FRP缠绕混凝土墩柱抗震性能的有限元分析

利用FRP对混凝土结构进行抗震加固是一种有效的结构加固方法.介绍了利用FRP材料对混凝土墩柱进行抗震加固的机理;利用有限元软件ANSYS模拟了地震中轴向压力与单向及双向地震往复荷载耦合作用下FRP加固混凝土墩柱的力学响应,并与非加固墩柱的受力性能进行了比较,验证了此种抗震加固方法的有效性,为试验研究及加固工程施工提供了理论依据.     

FRP材料组合结构桥梁的新技术

FRP材料轻质高强、又具有良好的耐腐蚀性,将它与钢材、或与混凝土、或与两者共同形成组合构件使用更具有发展前景。主要从组合结构的角度对FRP材料组合结构桥梁的研究成果以及连接技术加以介绍。     

FRP筋混凝土受压构件承载性能有限元分析

纤维增强塑料(简称FRP)是一种全新的材料,这种材料的优势主要体现在密度低、强度高、对腐蚀抵抗强。将这种材料添加到混凝土中,有利于增强受压性能和耐久性能,不过如今这方面的研究成果并不丰富。笔者在文中,采用有限元分析方法,对这FRP筋混凝土柱承载性能进行了分析。通过分析指出FRP筋混凝土与钢筋混凝土相同,能大幅度提高混凝土柱承载能力。本文的研究成果对FRP筋混凝土受压构件的实践应用具有一定的启示作用。     

体外粘贴FRP片材加固桥梁技术研究与应用进展

纤维增强复合材料(FRP)片材具有比强度高、比模量大、与砼的粘结性好等优点,近年来在砼桥梁加固补强领域得到推广运用.文中介绍了FRP材料特性,说明了FRP增强砼构件力学性能的研究进展及FRP片材加固桥梁技术的应用现状.     

粘贴纤维布加固RC梁的受弯裂缝计算方法

针对目前关于粘贴纤维布(FRP)限制钢筋混凝土(RC)梁裂缝开裂的作用缺乏理论探讨和定量分析的问题,根据混凝土裂缝开裂机理建立了粘贴纤维布加固梁的裂缝开裂全过程表达式,在5片粘贴纤维布加固的RC简支T型梁试验中定量研究了不同受力阶段下的裂缝宽度和裂缝间距,理论分析和试验研究都考虑了初始荷载对裂缝开裂的影响。分析表明:纤维布粘结应力是裂缝间距和宽度减小的主要原因,粘贴纤维布加固后梁的裂缝开裂分为两个阶段。最后,提出了粘贴纤维布加固RC梁的受弯裂缝宽度计算方法。     

FRP拉索锚固体系优化及其静力性能评价

针对大吨位多筋FRP拉索锚固存在应力集中、锚固效率低等问题,提出了一种性能可设计的分段变刚度锚固方法,以同源变刚度为设计理念,开发了一种磨碎玻璃纤维改性树脂荷载传递介质.首先,以常用的石英砂改性树脂为对照组,对比分析了2种改性树脂在不同体积掺量下的压缩性能,并利用数值拟合方法揭示了磨碎玻璃纤维改性树脂的压缩强度和弹性模...     

随机-区间混合不确定性下FRP桁架桥多尺度可靠性分析

桁架结构是FRP材料在新建桥梁结构中应用的主要形式之一,然而由于缺乏设计规范、分析方法和数据信息等,FRP桥梁结构存在真实安全度模糊的问题.针对FRP桁架桥在细-宏观尺度参数均存在不确定性,且同时存在随机不确定性和由于概率信息缺乏而表达为非概率不确定性的问题,提出一种多尺度混合可靠性分析方法,该方法能够处理在概率和非概...     

钢芯FRP束预应力混凝土梁受力性能研究

在研究钢芯FRP包裹束的构造和力学性能的基础上,分别对以钢芯FRP包裹束、FRP束和钢束为预应力材料的预应力混凝土梁进行全过程受力分析。结果表明,钢芯FRP包裹筋可代替钢束作为预应力筋,对梁的受力性能的影响在桥梁工程应用的许可范围内,并且采用钢芯FRP包裹筋为预应力较FRP束更为实用;钢芯FRP包裹筋具有双线性特征,预应力钢芯FRP包裹筋混凝土梁的张拉控制应力应小于钢芯FRP包裹筋的名义屈服应力;钢芯FRP包裹束的预应力混凝土梁除具有与FRP束预应力混凝土梁同样的耐久性外,还能通过改变其微结构设计,适应不同的力学性能要求。     

波形齿夹具锚和U型箍锚固作用的力学机理

建立了波形齿夹具锚和U型箍对纵向FRP片材锚固作用的简化组合模型,并对其进行全过程受力分析,得到了各自的荷载-端部位移曲线。分析结果表明:U型箍的锚固作用相当于一种柔性约束,其锚固力依靠自身的抗剪能力,这是FRP材料的弱项,因而U型箍所能提供的锚固力十分有限,并且也很容易被纵向FRP片材剪断;相反,波形齿夹具锚相当于一种机械锚固,其锚固力来自螺栓的抗剪能力,这是钢材的强项,因此波形齿夹具锚的锚固作用远优于U型箍。     

新型复合粘结技术加固RC梁的抗剪试验研究

针对外贴纤维增强复合材料(FRP)布加固钢筋混凝土构件通常发生FRP与混凝土表面之间的剥离破坏,使得FRP的强度不能充分利用的问题,提出了一种将外贴法与机械锚固法相结合的新型复合粘结技术(HB-FRP).为了研究复合粘结技术对试验梁的抗剪加固效果,结合在役钢筋混凝土桥梁的损伤特点,本文对16根抗剪试验梁进行了研究,分析...     

纤维塑料筋混凝土梁长期性能研究进展

对国内外纤维塑料筋(FRP筋)混凝土梁长期性能试验、时随分析和设计计算方法的研究进展进行综述与分析:首先介绍不同种类FRP筋的应力松弛试验,研究表明AFRP筋的应力松弛较CFRP筋更为显著;总结预应力与非预应力FRP筋混凝土梁长期性能试验,研究表明采用AFRP筋或较低强度混凝土时,梁的长期变形相对较大;分别阐述基于截面时随曲率的非预应力FRP筋混凝土梁时随分析方法和基于龄期调整有效模量的预应力FRP筋混凝土梁截面时随分析方法;介绍非预应力FRP筋混凝土梁和预应力FRP筋混凝土梁长期变形的设计计算方法;最后对今后FRP筋混凝土梁长期性能研究的发展趋势进行展望。     

纤维增强塑料(FRP)混凝土结构疲劳性能研究进展

FRP混凝土结构的疲劳性能是结构非常重要的一个性能,目前国内外对这方面的研究还较少,本文简要从FRP新建结构和FRP加固混凝土结构两方面介绍了国内外对FRP混凝土结构疲劳性能的研究进展,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。