预应力与非预应力BFRP筋混凝土梁非线性有限元分析

玄武岩纤维筋（BFRP筋）是一种性能优良的新型复合材料。为研究玄武岩纤维筋在预应力结构中的应用，运用混凝土结构非线性有限元的基本理论，利用ANSYS对预应力、非预应力玄武岩纤维筋混凝土梁进行非线性全过程计算。根据荷载挠度曲线、特征荷载值、裂缝情况等结果进行对比分析，结果表明预应力玄武岩纤维筋混凝土梁具有较高的抗裂度和刚度，而变形能力却较差；在等配筋率的情况下，极限承载力与非预应力梁相当。     

芳纶纤维增强塑料筋混凝土劈裂粘结应力的理论分析

基于Tepfers受均匀内压力作用的厚壁圆筒力学模型和混凝土材料的软化性能,视芳纶纤维增强塑料筋为横观各向同性材料,同时考虑了芳纶纤维增强塑料筋与混凝土之间的摩擦力和机械咬合力,建立了芳纶纤维增强塑料筋与混凝土之间劈裂粘结应力的计算方法,其理论值与试验值符合较好。     

新型BFRP筋增强混凝土受弯构件挠度控制

玄武岩纤维塑料增强筋（BFRP筋）的特性导致以其为增强筋的受弯构件出现裂缝后刚度降低非常明显，变形发展过快。因此，对BFRP筋混凝土梁的设计主要应根据其变形性能标准的要求来进行。为方便设计人员进行BFRP筋受弯构件设计，结合试验研究，通过对比国内外有关FRP筋混凝土梁开裂截面有限惯性矩计算模型的研究，探索出适合BFRP筋混凝土梁开裂截面有效惯性矩计算模型；通过建模分析，表明有限元计算模型和其他几种计算模型一起可以应用于BFRP筋混凝土梁直接挠度控制。推导出FRP筋受弯构件配筋率计算公式，结合直接挠度控制研究，提出通过控制跨高比限值来进行梁尺寸初选的间接挠度控制计算公式。     

先张预应力BFRP筋混凝土梁受弯性能试验研究

玄武岩纤维筋是一种新型复合材料,具有轻质、高强、非磁性、耐高温、耐酸碱等多重优点.完成了直径为10 mm的BFRP筋基本力学性能测试.进行了3根先张有粘结预应力BFRP筋混凝土梁,1根非预应力BFRP筋混凝土梁的受弯性能对比试验,分析了试验梁受力过程及破坏形态、平截面假定情况、特征荷载值、荷载--挠度关系、裂缝发展情况...     

有粘结预应力BFRP筋混凝土梁受弯性能理论研究

玄武岩纤维筋是一种新型复合材料,在国防和特殊建筑工程领域具有重要的应用价值.对不同预应力度的3根有粘结预应力BFRP筋混凝土试验梁进行理论研究,初步探讨和建立预应力BFRP筋混凝土梁的破坏模式判别、正截面受弯承载力、短期刚度、平均裂缝间距、平均裂缝宽度的计算方法,理论计算值与试验结果吻合较好,为建立新型预应力BFRP筋...     

体内芳纶纤维筋梁受弯性能试验研究分析

通过钢筋混凝土梁与芳纶纤维筋梁的弯曲试验现象和结果,探讨了芳纶纤维筋梁的正截面受力性能和破坏模式,分析了芳纶纤维筋配筋率对混凝土梁的裂缝宽度、挠度和承载力等的影响,为今后进一步研究和设计AFRP筋受弯构件提供了参考。     

BFRP筋无粘结预应力混凝土梁受弯性能试验研究

进行了BFRP筋无粘结部分预应力混凝土梁与全预应力梁、非预应力梁受弯性能对比试验,并对非预应力钢筋配筋率对BFRP筋无粘结预应力混凝土梁受弯性能的影响进行试验研究,再测试各试件的开裂荷载、钢筋屈服点荷载、极限荷载、BFRP筋和普通钢筋应变发展情况、梁顶部及底部混凝土应变发展情况、平截面假定、荷载-变形曲线和裂缝发展情况.在试验研究的基础上,对比分析了各试验参数对受弯性能的影响.     

既有锈蚀RC梁剩余抗剪承载力试验

为了准确评估锈蚀RC梁的剩余抗剪承载力,在对6根既有纵筋、箍筋锈蚀都比较严重的混凝土抗弯构件进行了剩余抗剪承力试验研究的基础上,提出了锈蚀RC梁的剩余抗剪承载力计算公式.结果表明,既有锈蚀RC梁挠度曲线没有明显的开裂拐点;破坏时脆性明显,裂缝集中在某一处,间距较大,破坏荷载和屈服荷载接近,受剪破坏形态可能表现为加载点下垂直裂缝引起的破坏.所提出的既有锈蚀RC梁剩余抗剪承载力计算公式与试验结果吻合较好,可为锈蚀RC梁剩余抗剪承载力评估提供一定参考.     

钢筋混凝土耐久性多因素影响机制研究

钢筋混凝土结构耐久性是建筑结构安全性评估的重要指标,结构耐久性参数及其随机环境分析是结构时变可靠度分析的基础。引起钢筋混凝土结构耐久性随时间退化的影响因素有很多,一般可归结为三类:环境因素、内在因素和受荷状况。常见的影响环境因素有混凝土的碳化、钢筋的锈蚀、侵蚀性气体、液体的腐蚀、高、低温等;而内在原因有混凝土强度的时变性、钢筋强度的时变性、碱集料反应、收缩、徐变等;另外还有高应力幅度、疲劳损伤等受荷状况影响。此外,由于混凝土具有气、液、固三相并存的多孔非匀质特性,故在水泥浆体中存在大量的孔隙,其对混凝土耐久性有很大影响。上述各影响因素都会使混凝土内外部产生开裂,引起混凝土强度的变化。因此,混凝土在设计基准期内能否达到预定的功能是值得研究的重要课题。     

生产玄武岩纤维用玄武岩熔体黏度实验研究

玄武岩熔体黏度是玄武岩熔质产品生产最重要的工艺参数,黏度的大小及稳定性直接影响玄武岩纤维生产的稳定性和产品品质。通过实验得到不同温度下玄武岩熔体黏度值,经数学拟合得到一定温度范围内的黏度-温度关系曲线和回归方程,拟合出的回归方程可以用于预测该熔体在其他温度下的黏度值。实验表明:玄武岩的化学组分对黏度有较大影响,本实验所用玄武岩可用于拉丝成纤;其结果可为工艺参数的选择提供相应依据。     

Blast resistance evaluation of urban utility tunnel reinforced with BFRP bars

To improve corrosion-resistance of shallow-buried concrete urban utility tunnels(UUTs),basalt fiber reinforced polymer(BFRP)bars are applied to reinforce UUTs.As the UUT must have excellent survival capability under accidental explosions,a shallow-buried BFRP bars reinforced UUT(BBRU)was designed and constructed.Repetitive blast experiments were carried out on this BBRU.Dynamic responses,damage evolutions and failure styles of the BBRU under repetitive explosions were revealed.The tunnel roof is the most vulnerable component and longitudinal cracks develop along the tunnel.When the scaled distance is larger than 1.10 m/kg1/3,no cracks are observed in the experiments.When the BBRU is severely damaged,there are five cracks forming and developing along the roof.The roof is simplified as a clamped-supported one-way slab,proved by the observation that the maximum strain of the transverse bar is much larger than that of the longitudinal bar.Dynamic responses of the roof slab are predicted by dynamic Euler beam theory,which can consistently predict the roof displacement under large-scaled-distance explosion.Compared with the UUT reinforced with steel bars,the BBRU has advantages in blast resistance with smaller deflections and more evenly-distributed cracks when the scaled distance is smaller than 1.260 m/kg1/3 and the steel bars enter plastic state.Longer elastic defamation of the BFRP bars endows the UUT more excellent blast resistance under small-scaled-distance explosions.     

BFRP连续螺旋箍筋混凝土梁抗剪性能试验研究

为研究BFRP连续螺旋箍筋的抗剪性能,设计制作了6根配置BFRP连续螺旋箍筋的混凝土梁和2根配置矩形连续螺旋钢箍的对比混凝土梁.通过试验,得出了BFRP连续螺旋箍筋混凝土梁的抗剪性能,分析了配箍率、剪跨比和纵筋率等因素对构件抗剪性能的影响:构件的受剪破坏模式分为斜拉破坏和斜压破坏两种类型;在不同的受剪破坏模式下,斜裂缝...     

FE modeling of concrete beams and columns reinforced with FRP composites

Compression and flexure members such as columns and beams are critical in a structure as its failure could lead to the collapse of the structure. In the present work, numerical analysis of square and circle short columns, and reinforced concrete (RC) beams reinforced withfiber reinforced polymer composites are carried out. This work is divided into two parts. In thefirst part, numerical study of axial behavior of square and circular concrete columns reinforced with Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) and Basalt Fiber Reinforced Polymer (BFRP)bars and spiral, and Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) wraps is conducted. The results of the first part showed that the axial capacity of the circular RC columns rein-forced with GFRP increases with the increase of the longitudinal reinforcement ratio. In addition, the results of the numerical analysis showed good correlation with the experimental ones. An interaction diagram for BFRP RC columns is also developed with considering various eccentricities. The results of numerical modeling of RC columns strengthened with CFRP wraps revealed that the number and the spacing between the CFRP wraps provide different levels of ductility enhancement to the column. For the cases considered in this study, column with two middle closely spaced CFRP wraps demonstrated the best performance. In the second part of this research,flexural behavior of RC beams reinforced with BFRP, GFRP and CFRP bars is investigated along with validation of the numerical model with the experimental tests. The results resembled the experimental observations that indicate significant effect of the FRP bar diameter and type ont he flexural capacity of the RC beams. It was also shown that Increasing the number of bars while keeping the same reinforcement ratio enhanced the stiffness of the RC beam.     

921A钢在海水中腐蚀的力学化学效应

为了研究弹性应力和弹塑性应变对921A船体钢在模拟海水中腐蚀行为的影响,采用自制的载荷-电化学实验装置对921A钢在载荷与腐蚀介质协同作用时的开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学性能进行了测试,并由电化学阻抗谱拟合得到的电荷传递电阻定义载荷下的腐蚀速率修正因子,将实验得到的腐蚀速率修正因子与理论值进行了对比。结果表明:弹性拉应力与弹性压应力对力学化学效应的影响具有对称性。力学化学效应随着弹性应力的增大而增大,随着弹塑性应变的增大先增大后减小。弹塑性应变对力学化学效应的影响远远大于弹性应力的影响。在研究范围内,弹塑性应变引起的腐蚀电位负移量最大为62.6 mV,相应的腐蚀速率修正因子高达4.113,而弹性应力引起的腐蚀电位负移量最大为24.5 mV,相应的腐蚀速率修正因子为1.746。由此可见,应力应变对921A钢在海水中腐蚀行为的影响不容忽视。     

温度对舰船阴极保护和腐蚀静电场的影响

海水中氧溶解量和海水电导率是影响海水腐蚀性能的重要因素，而这两个因素主要取决于海水的盐度和温度。采用边界元法建立舰船外加电流阴极保护和腐蚀静电场模型，研究不同海水温度下氧溶解量、电导率及氧的扩散系数对舰船腐蚀防腐静电场的影响。结果表明，腐蚀电场峰值随着温度的升高而减小，当两对阳极输出电流分别为13.5 A和8 A时，船体和舵在低温处于过保护状态而在高温处于欠保护状态，螺旋桨和轴在不同温度下均能得到较好的保护。     

潜艇螺旋桨区域腐蚀电场模型特征及奇异峰成因分析

针对边界元法推算潜艇腐蚀电场分布时边界条件影响电场信号特征,导致螺旋桨区域产生奇异峰现象的问题,以实测船用921合金钢和镍青铜螺旋桨材料极化曲线作为建模边界条件,重点对比分析了恒电位和非线性边界条件下的电场特征,并通过建立阻抗谱参数下的船壳-螺旋桨电化学阻抗等效电路,分析了潜艇腐蚀电场螺旋桨区域产生奇异峰的原因。仿真结果表明:潜艇电场特征分布及螺旋桨区域奇异峰现象与船体材料电化学极化状态有关,合理设定非线性极化边界参数可达到削弱奇异峰现象、平滑腐蚀电场模型的效果。