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玻璃纤维筋与钢筋混杂配筋柱正截面承载力

哈尔滨工程大学学报 2019年第9期40卷 1622-1628页

作者：邓宗才高伟男北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室

为了解决配筋率、偏心距和混杂配筋面积比对混凝土柱的破坏形式、影响侧向位移和柱正截面承载力计算的问题,采用构件试验的方法,对6根钢筋与玻璃纤维增强聚合物筋混杂配筋柱进行偏压试验。试验结果表明:混杂配筋柱最终破坏形式均为混凝... 详细信息

为了解决配筋率、偏心距和混杂配筋面积比对混凝土柱的破坏形式、影响侧向位移和柱正截面承载力计算的问题,采用构件试验的方法,对6根钢筋与玻璃纤维增强聚合物筋混杂配筋柱进行偏压试验。试验结果表明:混杂配筋柱最终破坏形式均为混凝土压碎且承载力较高,破坏前柱内玻璃纤维增强聚合物筋保持完好;通过合理配筋,柱延性及受拉玻璃纤维增强聚合物纵筋强度能够较好发挥;试验中玻璃纤维增强聚合物纵筋与混凝土截面应变分布符合平截面假定;同荷载时,柱侧向位移随配筋率增大而减小,随混杂配筋面积比(玻璃纤维增强聚合物与钢筋面积之比)和偏心距增大而增大。依据平截面假定,建立了混杂配筋柱正截面承载力公式,计算准度较高,供设计参考。

关键词：玻璃纤维增强聚合物筋钢筋混杂配筋偏心受压正截面承载力

偏心受压下GFRP筋-钢筋混杂配筋混凝土短柱性能研究

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偏心受压下GFRP筋-钢筋混杂配筋混凝土短柱性能研究

作者：王海洋吉林建筑大学

学位级别：硕士

GFRP筋-钢筋混杂配筋结构随碳中和理念的发展,符合未来建筑以最低资源消耗和碳排放,建筑更轻巧、更坚固、更耐久结构的主旋律。柱作为结构的主要承重构件,常因人为因素和环境影响,真实工作状态处于偏心受压状态,初始曲率的影响不可忽略... 详细信息

GFRP筋-钢筋混杂配筋结构随碳中和理念的发展,符合未来建筑以最低资源消耗和碳排放,建筑更轻巧、更坚固、更耐久结构的主旋律。柱作为结构的主要承重构件,常因人为因素和环境影响,真实工作状态处于偏心受压状态,初始曲率的影响不可忽略。纤维增强复合材料(FRP)筋以其自身轻质高强、对恶劣环境影响的不敏感等优质特性,是基础建设和工业建筑等方面钢筋的优质替换筋。纯FRP筋结构,由于FRP受压、剪能力偏弱的局限性,结构承载能力不理想。针对上述问题,本文将GFRP筋同部分易受侵蚀的钢筋进行等截面积替换,形成FRP筋-钢筋混杂配筋结构,对8根混凝土柱进行偏心受压研究。主要工作如下:(1)首先对ABAQUS有限元模型进行验证。通过有限元模拟分析,获取参考数据,对试验进行预设计。试验结果与模拟得出的试件变形部位、变形趋势、破坏形式基本一致,侧向位移和极限承载力也较吻合。验证了有限元模型的合理性,可为研究进行基础准备。(2)从试件长细比、配筋形式(配筋面积比、加载偏心距和配筋率四个方面入手,对GFRP筋-钢筋混杂配筋混凝土柱进行偏心荷载受压试验研究。试验结果表明:同等条件下混杂配筋柱承载力略高于钢筋混凝土柱较高。Af/As、加载偏心距、长细比对受偏压混合配筋柱承载能力的影响成正比关系,与抵抗变形能力成反比关系;增大配筋率对偏心受压混杂配筋构件的承载能力和抵抗变形都起到促进作用。受拉筋应力-应变曲线异于钢筋混凝土柱,可分为三段式。(3)应用平截面假定和界限破坏理论给出混杂配筋受压混凝土构件三种破坏形式的判断依据;基于现有规范,对弯矩增大系数进行修正,给出二阶效应影响下混杂配筋混凝土柱的承载力计算方法;推导了适用于混杂配筋柱的平均裂缝间距的计算方法,得到最大裂缝宽度计算公式。经计算结果与试验值对比,结果较为吻合,公式的适用性良好。

关键词： FRP筋等截面替换混杂配筋偏心受压二阶效应

地震作用下钢-FRP复合配筋混凝土柱试验研究（英文）

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Journal of Southeast University(English Edition) 2016年第4期32卷 439-444页

作者：孙泽阳吴刚王燕华吴智深东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 东南大学城市工程科学技术研究院南京210096

为了研究复合配筋混凝土柱的动力响应性能特征,进行了等初始刚度的普通钢筋混凝土(RC)柱、钢-连续纤维(FRP)复合筋(SFCB)混凝土柱和混杂配筋混凝土柱(钢筋/FRP筋,C-H)振动台试验.研究结果表明,不同配筋混凝土柱的加速度峰值响应差别不大... 详细信息

为了研究复合配筋混凝土柱的动力响应性能特征,进行了等初始刚度的普通钢筋混凝土(RC)柱、钢-连续纤维(FRP)复合筋(SFCB)混凝土柱和混杂配筋混凝土柱(钢筋/FRP筋,C-H)振动台试验.研究结果表明,不同配筋混凝土柱的加速度峰值响应差别不大;RC柱在柱台输入波峰值加速度达到100 cm/s^2之后,塑性铰区钢筋塑性应变快速发展,且有较大震后残余应变;SFCB柱在纵筋峰值应变达到0.015时,相应残余应变依然在5×10-4以下;C-H柱具有和SFCB柱类似的残余应变较小的优势.总体而言,在普通环境下混杂配筋柱可以实现较小的震后残余应变,而SFCB混凝土柱具有较高的震后可修复性(较小残余位移)的同时,可以在海洋等恶劣环境下具有高耐久性.

关键词：混凝土柱振动台试验混杂配筋峰值加速度应变分布

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SFCB和BFRP混杂配筋梁的受弯性能

扬州大学学报（自然科学版） 2021年第1期24卷 68-72页

作者：杨洋张冠军夏留佳邢翔扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225127

为提高混凝土结构的刚度和耐久性,提出一种新型混杂配筋形式,钢-连续纤维复合筋(steel fiber composite bar, SFCB)和玄武岩纤维复合筋(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)混合增强混凝土结构.将其与钢筋混凝土梁、传统混杂配筋梁... 详细信息

为提高混凝土结构的刚度和耐久性,提出一种新型混杂配筋形式,钢-连续纤维复合筋(steel fiber composite bar, SFCB)和玄武岩纤维复合筋(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)混合增强混凝土结构.将其与钢筋混凝土梁、传统混杂配筋梁的受弯性能进行对比研究,同时考察等效配筋率ρ_(e)、FRP与钢截面面积比A_(f)/A_(s)等参数对混杂配筋梁受弯性能的影响.结果表明:几种结构梁的破坏形态均为钢筋屈服后受压区混凝土压溃;与钢筋混凝土梁相比,混杂配筋梁具有较高的极限承载力,在受弯破坏前具有良好的耗能能力;混杂配筋梁的受弯承载力随着ρ_(e)值增加而增大,且ρ_(e)值越大,跨中挠度越小,裂缝宽度越小;A_(f)/A_(s)值对混杂配筋梁屈服后刚度影响较大,A_(f)/A_(s)值越高,钢筋屈服后结构刚度降低幅度越小.

关键词：玄武岩纤维复合筋钢-连续纤维复合筋混杂配筋静力试验受弯性能

FRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁受弯性能的数值分析

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FRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁受弯性能的数值分析

作者： Prajwal Raj Pandit 哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,FRP）具有抗拉强度高、强重比高、耐腐蚀性好等优异性能。使用FRP筋替代混凝土结构中的钢筋,可以解决钢筋混凝土结构的腐蚀问题。但由于FRP筋是一种线弹性材料,仅配置FRP筋作为纵筋的混凝... 详细信息

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,FRP）具有抗拉强度高、强重比高、耐腐蚀性好等优异性能。使用FRP筋替代混凝土结构中的钢筋,可以解决钢筋混凝土结构的腐蚀问题。但由于FRP筋是一种线弹性材料,仅配置FRP筋作为纵筋的混凝土梁破坏形式为脆性破坏。同时由于FRP筋弹性模量较低、粘结性能较弱,结构易于产生较大的变形与裂缝。因此,研究人员提出在混凝土梁中同时配置线弹性的FRP筋与弹塑性的钢筋以提升混凝土梁的受弯性能。目前的FRP筋相关研究多集中于CFRP与GFRP,而对AFRP的相关研究还比较少。AFRP的弹性模量高,耐磨性好,适合作为混凝土结构的筋材。本文通过建立有限元模型,研究了同时配置AFRP筋与钢筋作为受拉筋的混凝土梁的受弯性能,并分析了其破坏模式与承载能力。本文的研究内容如下:（1）基于现有试验研究的几何属性与材料性能,建立了混合配筋混凝土梁的有限元模型。数值模拟的结果表明,本文所建立的模型准确性较高,可以预测混合配筋混凝土梁的受弯承载力,可以近似反映其荷载-跨中位移关系（2）基于有限元模型,分析了混凝土抗压强度、纵筋种类、纵筋直径与混合配筋率对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响规律。（3）依据混凝土梁破坏时钢筋、FRP筋、受压区混凝土的不同状态,划分了混合配筋混凝土梁受弯破坏的三种不同破坏模式,并分别给出了界定不同破坏模式的FRP筋与钢筋的界限配筋率。

关键词： AFRP 混杂配筋钢筋混凝土梁有限元分析

FRP筋与HRB筋混合配筋混凝土梁的受弯性能

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FRP筋与HRB筋混合配筋混凝土梁的受弯性能

作者： Waleed Abdullah 江苏大学

学位级别：硕士

本文报道了纤维增强聚合物（FRP）筋材和钢筋混合配筋（以下简称“混合配筋”）混凝土梁抗弯性能的试验研究,并与已有研究结果进行了比较。1、FRP筋力学性能及其与混凝土粘结性能试验研究。选取玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）筋、碳纤... 详细信息

本文报道了纤维增强聚合物（FRP）筋材和钢筋混合配筋（以下简称“混合配筋”）混凝土梁抗弯性能的试验研究,并与已有研究结果进行了比较。1、FRP筋力学性能及其与混凝土粘结性能试验研究。选取玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）筋、碳纤维增强复合材料（CFRP）筋和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋,通过FRP筋拉伸试验和FRP筋与混凝土试件粘结性能试验,分析了FRP筋材及粘结试件的破坏模式,对比了FRP筋与钢筋力学性能的差异性,得到了FRP筋极限抗拉强度、弹性模量和FRP筋与混凝土粘结强度等相关力学性能参数。试验结果表明:与钢筋相比,FRP筋极限抗拉强度较大,约为钢筋的1.37~3.29倍,但弹性模量约为钢筋的20%~67%;可以通过表面喷砂或加工肋等方式提高FRP筋与混凝土的机械咬合力从而增大粘结强度。因此,将FRP筋用于混凝土结构中进行混合配筋是可行的。2、FRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯设计理论研究。根据“等强替换”原则,按照强度和弹性模量换算定义了两种混合配筋率。结合我国混凝土结构设计规范和国外相关规范,分析了混合配筋混凝土梁的受力过程和破坏形式。基于平截面假定,推导了混合配筋混凝土梁开裂弯矩和极限弯矩的计算公式。并在考虑FRP筋与钢筋粘结性能差异性的基础上,得到了平均裂缝间距、短期荷载作用下最大裂缝宽度和挠度的理论计算公式。相关内容可为混合配筋混凝土梁的设计及相关规范的制定提供参考。3、混合配筋混凝土梁受弯性能试验研究。选取合适的GFRP筋和BFRP筋,设计制作了8根混合配筋混凝土梁和3根普通钢筋混凝土梁并完成了受弯性能试验,对比分析了试验梁开裂弯矩、极限弯矩、纯弯段混凝土平均应变、裂缝开展机理、裂缝宽度、平均裂缝间距和跨中挠度等变化特性。试验结果表明:在等强替换条件下,用FRP筋替代角部钢筋是可行的,替代完的混合配筋混凝土梁承载力下降约3%~9%;相同荷载水平作用下,混合配筋混凝土梁跨中挠度约为钢筋混凝土梁的1.2~1.94倍,最大裂缝宽度约是其1~2.63倍;结合国内外学者开展的相关试验结果,通过试验值和理论值对比分析,验证了本文推导出的混合配筋混凝土梁承载力、裂缝和挠度计算公式的准确性。相关试验及理论分析结果可为混合配筋混凝土构件的实际工程应用提供一定的参考。4、混合配筋高强混凝土梁受弯性能试验研究。设计制作了4根钢筋混凝土组合梁和2根钢筋混凝土组合梁。试验设计采用高强度钢纤维混凝土（SFRC,CF50级）。通过前几章的抗弯试验,对比分析了混杂配筋钢纤维混凝土梁和混杂配筋普通混凝土（C30）梁的抗弯性能。试验结果表明:当荷载为0.7Mu时,高强度混凝土梁的应变为普通混凝土梁的1.5~6倍;混凝土梁的开裂弯矩随着混凝土强度的增加而增加;在相同的配筋形式下,混合配筋混凝土梁的抗弯承载力随着混凝土强度的增加而增加,这说明合理地提高混凝土强度是提高混合配筋混凝土梁抗弯承载力的有效途径之一;在正常使用条件下,混合配筋SFRC梁正截面沿梁高度的应变仍符合平截面的假定;在相同的配筋形式下,混合配筋SFRC梁的抗弯承载力随着配筋面积比的增加而增加,且单层配筋SFRC梁的抗弯承载力比双层配筋大。

关键词： FRP筋抗弯承载力混杂配筋裂缝

碱、盐环境下FRP筋抗压强度耐久性及FRP筋与钢筋混杂配筋混凝土柱偏压试验研究

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碱、盐环境下FRP筋抗压强度耐久性及FRP筋与钢筋混杂配筋混凝土柱...

作者：高伟男北京工业大学

学位级别：硕士

纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)筋是一种新型复合材料,具有良好的耐久性和较高的力学性能,在土木工程领域有广阔的应用前景。然而目前对其在腐蚀环境下抗压性能变化规律缺乏研究。此外,将FRP筋和钢筋混杂配置于混凝土柱... 详细信息

纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)筋是一种新型复合材料,具有良好的耐久性和较高的力学性能,在土木工程领域有广阔的应用前景。然而目前对其在腐蚀环境下抗压性能变化规律缺乏研究。此外,将FRP筋和钢筋混杂配置于混凝土柱中,可以充分发挥两者的优良性能,达到减轻结构自重、提高结构耐久性的目的,具有重要研究意义。为了研究温度、应力水平等因素对FRP筋在碱、盐环境下抗压强度衰减规律的影响,将FRP筋分别置于60°C和25°C的碱、盐溶液进行加速腐蚀试验,然后测定其抗压强度衰减规律。60°C下FRP筋的压应力水平分别为0%、20%和40%,腐蚀时间分别为10d、21d、42d;25°C下FRP筋压应力水平为0%,腐蚀时间分别为36d、64d、100d。通过观察腐蚀前后FRP筋表面形貌的变化,看出:FRP筋表面侵蚀程度随腐蚀时间的增加而增加;同条件下,碱溶液对FRP筋的表面侵蚀程度要大于盐溶液。对腐蚀后的FRP筋进行抗压强度试验,结果表明:应力和温度的提高,加速了FRP筋抗压强度的退化,在60°C碱溶液下腐蚀42d后,应力水平为0%和40%的玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋、玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋和碳纤维增强聚合物(CFRP)筋抗压强度分别下降了31.8%、43.6%、51.5%和44.2%、54.8%、57.1%,60°C盐溶液中腐蚀42d,应力水平为0%和40%的GFRP、BFRP和CFRP筋抗压强度分别下降了22.2%、31.8%、18.1%和29.0%、37.2%、23.5%。基于菲克定律,提出了考虑应力水平、温度和腐蚀时间的FRP筋抗压强度预测模型,该模型可用于预测FRP筋在实际工况下抗压强度衰减规律。此外,为了研究偏心距、配筋率和混杂配筋面积比对混凝土柱破坏形式、侧向挠度和正截面承载力的影响,对6根钢筋与FRP筋混杂配筋混凝土柱进行了偏心受压试验。试验表明:混杂配筋柱具有较高承载力,构件破坏前FRP纵筋和箍筋保持完好并发挥其增强作用;柱最终破坏形式均为混凝土压碎破坏;加载过程中钢筋和FRP纵筋与混凝土粘结良好,截面应变分布符合平截面假定;同级荷载下,混杂配筋柱的侧向挠度随着偏心距和混杂配筋面积比(FRP筋与钢筋配筋面积之比)的增大而增大,随配筋率增大而减小;合理配筋的混杂配筋柱受拉FRP纵筋强度发挥较高,使柱获得较好延性。基于平截面假定,给出了混杂配筋混凝土柱正截面承载力实用计算方法,该方法计算精度较高,可供设计参考。

关键词： FRP筋抗压强度预测模型柱混杂配筋正截面承载力

FRP-钢筋混杂配筋混凝土梁正截面界限破坏分析

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北方建筑 2020年第1期5卷 17-20页

作者：王勃程思源吉林建筑大学土木工程学院吉林长春130118 吉林省结构与抗震科技创新中心吉林长春130118

纤维增强复合材料(FRP)在土木工程中作为一种具有强度高、耐腐蚀、质量轻等优点的新型高性能复合材料受到了广泛应用。FRP筋与钢筋混杂配筋可解决钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀问题及FRP加筋混凝土结构挠度大、裂缝过大问题。本文介绍了F... 详细信息

纤维增强复合材料(FRP)在土木工程中作为一种具有强度高、耐腐蚀、质量轻等优点的新型高性能复合材料受到了广泛应用。FRP筋与钢筋混杂配筋可解决钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀问题及FRP加筋混凝土结构挠度大、裂缝过大问题。本文介绍了FRP-钢筋混杂配筋混凝土梁在两种界限破坏时的配筋率,提出了混杂配筋梁在不同配筋率时的破坏形式判别方法。

关键词：混杂配筋界限破坏配筋率

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FRP-钢筋混杂配筋混凝土梁抗弯性能

四川建材 2019年第4期45卷 84-85页

作者：王勃蒙博吉林建筑大学土木工程学院吉林长春130118 吉林省结构与抗震科技创新中心吉林长春130118

纤维增强复合筋(FRP筋)具有抗拉强度高,重量轻和耐腐蚀性等特点。可以更好地解决钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀问题,对提高结构的耐久性有很大的作用。FRP筋应力-应变关系为线弹性,并且FRP筋的弹性模量相对较小,单独配置FRP筋的混凝土梁的... 详细信息

纤维增强复合筋(FRP筋)具有抗拉强度高,重量轻和耐腐蚀性等特点。可以更好地解决钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀问题,对提高结构的耐久性有很大的作用。FRP筋应力-应变关系为线弹性,并且FRP筋的弹性模量相对较小,单独配置FRP筋的混凝土梁的变形和裂缝较大。采用钢筋与FRP筋混杂配筋混凝土梁,相对于钢筋混凝土梁产生的挠度较小。本文介绍了FRP-钢筋混杂配筋混凝土梁的抗弯承载力、最大裂缝和挠度计算方法,为相应的工程应用提供依据。

关键词： FRP筋混杂配筋抗弯承载力