FRP_螺栓联合加固技术锚固参数的研究
FRP加固技术研究概述
a aye .Bae n teesu is h n ie r gpoe t w t RP rifre n e h iu r ec b d ial h iwsi h n lzd sdo h s tde ,tee gn ei rjcs i F enoc me ttc nq eaed sr e .Fn l teve n te n h i y
材 料 ( R ) 性 能 , 点 分 析 了 F P加 固技 术 在 抗 弯 、 剪 、 震 等 方 面 的研 究 现 状 , 就 抗 弯 、 剪 方 面 采 用 F P加 固 的 工 F P的 重 R 抗 抗 并 抗 R 程 实 例 进 行 了 说 明 , 后 对 F P加 固技 术 的 发展 方 向 提 出 了 展 望 , 最 R 为今 后 加 固 技 术 的 深 入 研 究 提 供 参 考 。 [ 键 词 ] 钢 筋 混 凝 土 结 构 ; 维 增 强 复 合 材 料 ( R ) 材 料 性 能 ; 固技 术 关 纤 FP ; 加 [ 图分 类 号 ] T 7 6 3 中 U 4 . [ 献标 识 码 ] A 文
Re e r h S s a c um m a y o r n FRP i f r e e c i ue Re n o c m ntTe hn q
Dig Y — o g,H o Hu — i ( h o o i l n ie i , e a o t h i U i r t , iou 5 0 3 C i ) n ah n a ir n S o l f Cv gn e n H n n P l e nc nv sy Ja zo4 4 0 , hn a iE rg yc ei a
FRP加固钢筋混凝土梁力学性能研究
FRP加固钢筋混凝土梁力学性能探究专业品质权威编制人:______________审核人:______________审批人:______________编制单位:____________编制时间:____________序言下载提示:该文档是本团队精心编制而成,期望大家下载或复制使用后,能够解决实际问题。
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纤维增强复合材料(FRP) 在工程结构加固中的应用
纤维增强复合材料(FRP)在工程结构加固中的应用肖萍(福建信息职业技术学院福州,350019)摘要:介绍FRP这种新型高性能复合材料的种类、性能特点及对钢筋混凝土构件的加固方式,并介绍了FRP复合材料在土木工程不同领域的应用发展,展望了FRP复合材料在今后土木工程领域的广阔发展前景。
关键词:FRP 复合材料;材料性能;钢筋混凝土构;修复加固随着社会科学技术的进步,土木工程结构学科的发展,在很大程度上得益于性质优异的新材料、新技术的应用和发展,而纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer 简称FRP)以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求,正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中,受到结构工程界广泛关注。
1 FRP复合材料的种类FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定地比例混合,经过特别的模具挤压、拉拔而形成的高性能型材料。
目前工程结构中常用的FRP主材主要有碳纤维(CGRP)、玻璃纤维(GFRP)、及芳纶纤维(AFRP),这些材料性能如表1所示,其材料形式主要有片材(纤维布和板)、棒材(筋材和索材)及型材(格栅型、工字型、蜂窝型等)。
1.1 在FRP片材中,纤维布是目前应用最为广泛的形式,它由连续的长纤维编织而成,通常是单向纤维布,使用前布浸润树脂,在采用FRP布加固时布的形状可以根据被加固结构的外形随意调整,加上它本身没有刚度,运输方便,较适用于梁与柱的抗剪、抗弯加固,柱与节点的抗震加固。
但由于FRP布的厚度较薄,需多层粘贴才能满足要求,所以施工工艺较繁杂,操作较为困难。
而FRP板则可以承受纤维方向上的拉和压,所以FRP板较适用于梁板柱的抗弯加固和抗剪加固。
1.2 在FRP棒材中,FRP筋是采用单向成型工艺,将单向长纤维与树脂混合为棒材;而FRP索是将连续的长纤维单向编织,再用少量树脂浸润固化或不用树脂固化而制成的索状FRP制品。
FRP筋与混凝土粘结锚固性能的试验研究和理论分析
第三章对拉试验现象和结果分析第三章对拉试验现象和结果分析3.1试验现象3.1.1试件破坏现象和过程对拉试验中,有三个生产厂家生产的FRP簸。
直径有巾9、毒11.5、由12、耷15、420几种,共有试件19个。
其中,矩形试件7个,T形试件12个,埋入长度分别有70d、60d、40d、25d、20d、15d。
现将试验中,各对拉试件主要破坏过程和现象按编号分别描述并附实际加载和破坏特写照片如下:(1)RCll_l:CFRP筋锚固长度74d该试件在加载至29kN以后就不断有筋纤维与树脂剥离声,当荷载至约78kN时筋被突然拉断,无滑移。
图3一lRCI1-1试件加载前照片和破坏时局部特写(2)RCll-2:CFRP筋锚固长度30d加载过程中有筋纤维与树脂的剥离声,通长筋纤维逐渐劈裂贯穿,最后在靠近端部拉断。
图3-2RCll-2试件加载前照片和破坏时局部特写(3)RCll-3:CFRP筋锚固长度15d当加载至10kN时加载端开始产生滑移,约20kN时自由端开始产生滑移。
随着荷载的不断增加,滑移与荷载也几乎均匀增加,在40kN时混凝土在加载端的筋附近产生纵向裂纹。
当荷载加至65kN时,荷载不太稳定,继续加载至70kN时,有明显的滑移声,加载A端滑移值突然增大,瞬间相对滑移东南大学硕士学位论文2.15ram,累计滑移3.23mm,而加载B端相对滑移较小为0.24mm,累计滑移2.61ram;这时自由端滑移较大的B’端相对滑移2.09mm,累计滑移2.57mm,A’端相对滑移较小仅O.08ram,累计滑移0,45mm。
之后又继续加载,当加至77kN时,由于滑移及FRP筋变形加大,荷载难以稳定,且混凝土纵向裂缝从筋裂延伸至试件表面并不断扩大,导致加载端仪表崩脱,而自由端仪表仍然可以读数,其中B,端滑移较大,瞬间相对滑移1.65mm,累计滑移4.22mm,另一端则未见滑移。
之后荷载越来越难以稳定,且开始回落至63kN时。
FRP筋嵌入加固钢筋混凝土梁刚度及变形研究 硕士研究生开题报告
工程中结构及构件均应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态分别进行计算和验算。现在有大量的结构需要维修加固,加固后承载力会提高,但是正常使用极限状态下是否满足要求,仍需要探索。对于有些从耐久性角度考虑进行的加固维修设计,如对混凝土裂缝的加固维修,加固之后效果如何评定需要相应的标准。很多设计师也对加固后混凝土结构正常使用验算的问题存在疑惑。
[11]李文盛.粘钢加固钢筋混凝土梁的试验研究与理论分析[M].武汉理工大学,2002..
[12] Oehles,Deric Jone.Reinforced Concrete Beams with Plates Glued to Their Soffits.Journal of Structural Engineering,1994(4)
目前关于FRP加固钢筋混凝土梁的研究仅限于抗弯及抗剪承载力等方面,对刚度及变形的研究既少且不深入,且多是针对外贴FRP布的研究。因此,本课题提出对FRP筋嵌入加固钢筋混凝土梁刚度及变形的研究以解决此类问题。
二、文献综述
1.国内外研究现状及发展动态
1.1.现有钢筋混凝土梁抗弯刚度计算
钢筋混凝土梁抗弯刚度计算的难点在于如何考虑开裂后受拉区混凝土参与受力。由于混凝土与钢筋粘结,裂缝附近的钢筋将其一部分拉应力传递给包裹其周围的混凝土,在刚度计算中应当适当考虑受拉区混凝土参与受力。
[7]欧新新,张文华等.钢筋混凝土梁粘钢加固抗裂及截面刚度研究[J],工程力学<增刊>.2000:867-871
[8]高轩能,江雪..粘钢宽厚比和位置对加固RC梁刚度的影响[J].钢结构2004增刊:181-186
[9]黄勤等.粘钢加固钢筋混凝土梁的受力机理.结构工程师,1996(4)
frp加固混凝土结构技术及应用
frp加固混凝土结构技术及应用
frp(Fiber Reinforced Polymer)加固混凝土结构技术是一种应用广泛的结构加固技术,能够有效提升混凝土结构的抗震、抗风、抗裂性能,延长结构的使用寿命。
本文将从技术原理、应用案例和前景展望三个方面对frp加固混凝土结构技术进行介绍。
一、技术原理
frp加固混凝土结构技术是指在混凝土结构表面或内部粘贴或包裹一定数量的纤维增强材料,如碳纤维布、玻璃纤维布等,通过与混凝土结构相互作用,改善结构的力学性能。
这种加固方式可以增加混凝土结构的抗弯、抗剪、抗压性能,提高结构的承载力和刚度,减少结构的变形和裂缝。
二、应用案例
frp加固混凝土结构技术已经被广泛应用于各类建筑物和桥梁的维修和加固工程中。
例如,在抗震加固方面,通过在柱、梁等结构部位粘贴frp材料,可以提升结构的抗震性能,使建筑物在地震中具有更好的抗震能力。
在桥梁加固方面,frp材料可以用于修复和加固桥梁的梁、墩、桩等部位,提高桥梁的承载力和抗震性能。
三、前景展望
随着人们对建筑物安全性和可持续发展的要求不断提高,frp加固混凝土结构技术具有广阔的应用前景。
未来,frp材料的研发和生产技术将进一步完善,加固技术将更加成熟和可靠。
同时,随着人
们对建筑物外观和环境影响的关注,frp材料的外观和环保性能也将得到更好的改进和提高。
frp加固混凝土结构技术是一种重要的结构加固技术,应用广泛且前景广阔。
通过frp材料的应用,可以提升混凝土结构的力学性能,延长结构的使用寿命,为建筑物和桥梁的安全运行提供保障。
未来,frp加固混凝土结构技术将在工程实践中得到更广泛的应用,推动建筑行业的可持续发展。
FRP-螺栓联合加固RC梁粘结性能试验研究
s a e r p e e e b s d p c a e r s nt d a e on he x rme a d t a t or tc l n l s s Ca c l tng e u t a e t e pe i nt l a a nd he e i a a a y i. l u a i r s ls r
工程 上的应 用提供 一 定的依 据 。
关 键 词 : RP 螺 栓 联 合 加 固 ; 维 增 强 复 合 材 料 ; 结 性 能 ; 固 间距 ; 理 锚 固 长 度 F 纤 粘 锚 合
中 图 分 类 号 : U3 5 1 T 7 .
文献标 志码 : A
文 章 编 号 :6 44 6 (0 O 0 0 70 1 7 —7 4 2 1 )60 0 — 7
E — RP 外贴 F P加 固法) 系的延 性 、 BF ( R 体 承载 力 、 R F P的剥 离应 力等都 有较 大的提 高。在试 验数 据 及理 论分析 的基 础上 , 出 了 HB F P和 E — RP中部 裂缝 引起 的剥 离强度 计 算公 式 以及 较 为合 提 —R BF 理 的锚 固间距估 算公 式 , 算结 果 与试验 结果 吻合 较 好 。所 得 结果 可 为联 合 加 固的进 一 步研 究及 计
Ab t a t n o de o s ud h nd b h v o sr c :I r r t t y t e bo e a i r,a c or ge s c n e s na l n ho a e gt fhy i n h a pa e a d r a o b e a c r ge l n h o brd b di g o on n f FRP,t e t u tv e t f x rme t e ms he d s r c i e t s s o 1 e pe i n b a wh c wih m i— p n pr — uti fs u e 7 ih t d s a e c tng is r s
FRP锚杆的研究与应用综述
文章编号:1671-2579(2005)06-0141-03FRP 锚杆的研究与应用综述李 明1,张起森2,何唯平1(1.深圳市海川实业股份有限公司,广东深圳 518040;2.长沙理工大学) 摘 要:该文简要介绍了国内外FRP 锚杆的发展情况和路威FRP 锚杆产品的技术特点,并且提供了一定的试验数据,从长远来看,FRP 锚杆在某些领域可以代替钢锚杆,具有广阔的应用前途。
关键词:FRP ;锚杆;树脂锚固剂;锚固力;抗拉强度收稿日期:2005-09-18作者简介:李 明,男,硕士,工程师. 国际预应力协会(FIP )曾对35个锚杆断裂实例进行调查,其中永久锚杆占69%,临时锚杆占31%,锚杆使用期在2年内及2年以上发生腐蚀断裂的各占一半。
虽然工程界对此引起了足够的重视,如采用包裹水泥砂浆、外套波纹管等办法,但仍然解决不了问题,即要保证工程50~70年的使用寿命,即使花费大量的资金进行防腐,效果也不是很理想。
而复合材料(FRP )锚杆的出现能很好地解决了这个问题,其优良的抗腐蚀性能,完全能够保证工程的使用寿命。
FRP (Fibre Reinforced Polymer )是一种新型材料,纤维品种可以是玻璃纤维、碳纤维等。
FRP 是近年来国际上研究的热点问题,FRP 锚杆可以将锚杆支护的耐腐蚀问题得到有效解决。
1 国内外FRP 锚杆的研究与应用情况国外许多公司,比如Weldgrip 、Rockbolt System A G 、Weidmann 都有自己的FRP 锚杆产品,并且已经广泛应用于工程实践,其中尤以隧道、煤矿居多,应用的国家涉及美国、英国、德国、意大利、挪威、瑞典、比利时、澳大利亚等,应用的案例如:HBL/HBCM (法国煤矿)、Cape Breton Coal (加拿大煤矿)、Coal Mine Chile (智利煤矿)、G engiols (瑞士的铁路隧道)、Chlus tunnel (瑞士的公路隧道)、Langeten -Stollen (瑞士的Wat 2eradit 排水平硐隧道)、Road A42(英国的边坡稳定)、Hoben Salzburg (美国的公路隧道)、还有日本隧道等。
FRP拉索锚固系统研究与应用进展
见 表 1 示 。三 种 F P材 料 的 优 劣 比较 见 表 2所 示 。 所 R
表 1 F RP筋 材 与 钢 筋 力 学 性 能 对 比 ( 向 纵
S el te GF RP CFRP AFRP B FRP
维普资讯
◎一 …一s
F RP拉 索 锚 固 系 统 研 究 与 应 用 进 展
杨 阳 , 王 君 杰 , 刘 玉 擎
( 同济 大学 桥 梁工 程 系)
摘 要 : 查 阅 国 内外 文 献 , 述 F 综 RP拉 索 构 件 的研 究 和 工 程 应 用 情 况 , 点 介 绍 F 重 RP拉 索 的 锚 同 问 题
徐变 / 弛 松 应 力 疲 劳
+ ・ _ -
+
+ +
J J —- + +
纤 维增 强复合 材 料 ( R ) F P 是连 续纤 维 以树 脂 为基 体 的复 合材 料 , 以纤 维 种 类 的不 同 又分 为 碳 纤 维 增 强 复 合材料 ( F ) 玻 璃 纤 维 增 强 复 合 材 料 ( RP 、 C RP 、 GF ) 芳 纶纤 维增 强复合 材 料 ( R ) AF P 以及 玄 武 岩纤 维 复 合 材料(F ) B RP 。其 最 显 著 的特 性 : 腐 蚀 能 力 强 , 抗 即耐 久 性好 ; 有 很 高 的材 料 抗 拉 强度 , 自重 小 ; 性 变 具 且 弹
收 稿 日期 :0 8 0 —6 2 0 —4 1
一
密 度
价 格
:
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差 ;: 般 ; : ; + : 0一 + 良 + 优
螺栓与FRP管的胶栓混接实验方案
1. 实验连接方法
复合材料的连接方式主要有螺栓(铆钉)连接、胶接连接和胶栓(铆)混合连接三种方式。 螺栓连接是工程中比较实用的一种连接方法 , 从少量的试验研究结果及其与单一螺栓连 接或胶接的对比来看,胶栓混接具有非常好的力学性能。
2.实验目的
通过对螺栓与 FRP 管进行胶栓混接,测定其连接件的抗拉强度 Rm 强度极限 σ bFRP 管的 弹性模量 E 屈服极限 σ s。
6.
实验加载机:为 MTS 机,如图
72mm,厚度为 5mm, 强度为 400MPA 的 FRP 管材,300mm 长 36mm 直径屈服 强度为 320MPA 的全牙不锈钢螺杆,三根强度为 400MPA 钢筋,环氧树脂胶一瓶。
4. 实验计算
(1)FRP 管的强度计算
FRP 管直径 D=42mm 厚度 d=5mm 所以横截面积为: ������ = 21������������ × 21������������ × 3.14 − 16������������ × 16������������ × 3.14 = 580.9������������2 所以 FRP 管的极限抗拉强度为:Rm = 580.9mm2 × 400MAP = 232360N
5. 试件制作工艺
(1)先将螺杆和 FRP 管配合打孔,孔径为 12mm(考虑到实际应用时栓孔误差,为了便于 安装,预制栓孔直径比钢筋直径大 2mm)。 (2)然后将搭接面打磨后用丙酮擦干净,然后往胶黏剂内按比例加入适量固化剂,搅拌均 匀后,涂覆在被粘结基材表面。搭接范围内均匀涂上胶黏剂。再把螺杆采用胶接与 FRP 管 材进行连接,FRP 管和螺杆的预留对齐,然后再插入栓钉。最后水平放置一个星期。
(2)螺杆的强度计算
FRP-螺栓联合加固RC梁粘结性能试验研究
FRP-螺栓联合加固RC梁粘结性能试验研究张峰;牛平霞;李树忱;孙秋彦【期刊名称】《土木建筑与环境工程》【年(卷),期】2010(032)006【摘要】通过对17根跨中留有预切缝的试验梁进行破坏性加载试验,研究了FRP-螺栓联合加固技术的粘结性能、锚固间距和合理锚固长度.结果表明,HB-FRP(FRP-锚钉联合加固技术)体系较EB-FRP(外贴FRP加固法)体系的延性、承载力、FRP的剥离应力等都有较大的提高.在试验数据及理论分析的基础上,提出了HB-FRP和EB-FRP中部裂缝引起的剥离强度计算公式以及较为合理的锚固间距估算公式,计算结果与试验结果吻合较好.所得结果可为联合加固的进一步研究及工程上的应用提供一定的依据.【总页数】7页(P7-13)【作者】张峰;牛平霞;李树忱;孙秋彦【作者单位】山东大学,岩土与结构工程研究中心,济南,250061;山东大学,岩土与结构工程研究中心,济南,250061;山东大学,岩土与结构工程研究中心,济南,250061;华北水利水电学院,土木与交通学院,郑州,450011【正文语种】中文【中图分类】TU375.1【相关文献】1.预应力CFRP布及预紧螺栓加固RC梁试验研究 [J], 管延华;钱远顺;岳红亚;孙仁娟;纪续;袁凯;刘传波2.CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪性能分析 [J], 管延华;岳红亚;庄培芝;纪续;袁凯;冉维彬3.基于不同加固方式的RC梁加固性能试验对比研究 [J], 徐超;万华;胡方杰;高荣雄;魏鑫4.吊车梁支座加固工程中的螺栓焊技术与螺栓焊接头剪切疲劳性能试验研究 [J], 郭寓岷;贺贤娟5.ECC修复既有RC梁界面粘结与受弯性能试验研究 [J], 李艳;赵一多;周明杨因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
FRP锚杆灌浆锚固料性能的试验研究
验 的纤 维 增 强 复 合 塑 料 锚 杆 破 坏模 式 均 为 拉 拔 仪 与纤 维增 强 复 合 塑 料 锚 杆 接 触 部 位 的挤 压 破 坏 , 表 面 形 状 对 纤 维 增 强 复 合 塑 料 锚 杆 的极 限抗 拉 强 度 有 一 定 影 响 , 纤 维 增 强 复 合 塑 料 锚 杆 单 位 表 面 积 的 极 限 抗 拉 强 度 为
4 . 0~ 6 . 5 M P a , 可达 到 工 程 应 用 的相 关 要 求 。
关键词 : 纤 维增 强 复 合 塑 料 锚 杆 ; 灌浆锚 固料 ; 性能 ; 试 验 研 究
中图分类号 : T U 5 9 文献标识码 : A
0 引 言
复合 纤维增 强 塑料 筋 ( F R P ) 由树脂 基材 和 高性 能纤 维组 成 , 根据 高性 能纤 维种 类 的不 同 , 可 分 为玻 璃纤 维增 强 塑料 筋 ( G F R P筋 ) 、 玄 武岩 纤维 增 强塑 料筋 ( B F R P筋 ) 、 碳纤 维增 强 塑料筋 ( C F R P筋 ) 等, 具 有轻 质 高强 、 耐腐 蚀 、 低 松 弛性 、 性价 比高 等优 点 , 可作 用 锚杆解 决 传统 钢锚 杆锈 蚀导 致 的结构 安全 性 和
摘要 : 为研 究 纤 维 增 强 复 合 塑 料 锚 杆 锚 固料 的性 质 及 其 工 程 应 用 的 可 行 性 , 对 不 同 配 合 比 的 纤 维 增 强 复 合 塑 料 锚 杆 锚 固料 的抗 压 强 度 、 抗冻 、 抗 渗 等 参 数 进 行 了测 试 , 优 选 5组 配 合 比 , 对 不 同直 径 的 玻 璃 纤 维 锚 杆 和 玄 武岩纤维锚杆进行 了 3 0 c m 深 度 的锚 固拉 拔 试 验 。试 验 结 果 表 明 : 优 选 的 配 合 比具 有 较 好 的施 工 性 , 能 自密 实, 达到 C 3 5~C 4 5 , F 1 5 0 , P 6级 别 ; 适 量 掺 加 钢 纤 维 或 玻 璃 纤 维 有 利 于 提 高锚 固料 的抗 压 强 度 和 锚 固性 能 ; 试
斜拉桥新型FRP智能拉索连接锚固体系施工工法研究
安徽建筑中图分类号:U448.27文献标识码:A文章编号:1007-7359(2023)4-0040-02DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.4.0151引言在矮塔斜拉桥拉索张拉过程中,索拉监测技术一般采用磁通量监测手段,因为其监测误差大,操作复杂,很难高频次监测索力大小及时反馈给施工班组,导致索力大小不可控。
针对上述问题,研发了新型复合材料纤维(FRP )绞线替代普通钢绞线作为桥梁斜拉索,同时采用了一种新型FRP 智能拉索连接锚固体系。
该技术具有操作便捷、数据精确、不受外部环境干扰等优点,完美解决了索力损失监控的问题。
通过在泉河大桥进行实践应用,对该技术进行分析论述,在类似工程中具有借鉴意义。
2施工技术FRP 是以纤维为增强材料,以树脂为基体材料,并掺入辅助剂,经拉拔成型和必要的表面处理后形成的一种新型复合材料。
相比于钢材,FRP 具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳性能优异的特点,由其制作而成的FRP 绞线具有广阔的应用前景。
因此,本工法在桥梁斜拉索施工过程中将传统钢绞线中一段替换成FRP 绞线,在既不影响原绞线结构构造和强度性能的情况下,对智能钢绞线进行实时监控张拉时索力的变化。
3工法特点将钢绞线与新型FRP 绞线有机组合,充分利用各自的材料特性,有效避免了安装时因钢绞线单位重量大造成的安全风险问题,以及张拉时因挤压FRP 材料导致绞线破坏断裂的情况。
采用FRP 绞线部分替换传统钢绞线,充分发挥FRP 材料抗拉强度高、耐腐蚀、抗疲劳性能优异的特点,提高了斜拉索使用性能,且FRP 绞线自重较轻,在运输途中可以减少运输费用,各锚具及连接器均为预制件,在装卸安装时能减少工时与人力成本。
整体结构简单轻便,现场连接便捷、易操作,辅以智能检测设备,可以实时监测绞线内张拉索力变化情况并与设计索力相匹配,极大地提高了施工精度,且无需设置额外的传感器,减少施工工序及后期维护成本。
应用范围广,适应环境多样,在条件允许的情况下可以应用在大多数斜拉桥建设中。
纤维复合材料(FPR)在锚杆领域的应用研究进展
Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2023, 12(6), 882-888 Published Online June 2023 in Hans. https:///journal/hjce https:///10.12677/hjce.2023.126100纤维复合材料(FPR)在锚杆领域的应用研究进展 孙权伟1,汤凯菱1,王梦稷21重庆科技学院建筑工程学院,重庆 2重庆交通大学土木工程学院,重庆收稿日期:2023年6月3日;录用日期:2023年6月23日;发布日期:2023年6月30日摘要 近年来,纤维复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)由于其优异的力学性能,逐渐在土木工程、矿山工程和岩土工程等领域中得到广泛应用。
作为一种新型结构材料,其具有重量轻、强度高、耐久性好等优点,受到越来越多领域的关注和青睐。
锚杆作为一种支护结构,广泛应用于地质灾害防治、深基坑支护、隧道开挖等领域。
对FRP 锚杆在力学性能、监测与识别、设计与锚固性能、锚杆拉拔破坏全过程、磁致伸缩导波技术应用、土层锚杆界面力学行为、危岩崩塌稳定性分析与治理、工作面帮支护性能试验、纤维材料筋制备及其增强混凝土结构、岩土锚固等方面进行了全面总结和分析,对FRP 锚杆未来的研究方向提供了参考和展望。
本文旨在对纤维复合材料在锚杆领域的应用研究进展进行综述。
关键词纤维复合材料,FRP 锚杆,力学性能,应用展望Research Progress in the Application of Fiber Composite Materials (FPR) in the Field of Anchor RodsQuanwei Sun 1, Kailing Tang 2, Mengji Wang 21School of Architecture and Engineering, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 2School of Civil Engineering, Chongqing Jiaotong University, Chongqing Received: Jun. 3rd , 2023; accepted: Jun. 23rd , 2023; published: Jun. 30th , 2023AbstractIn recent years, fiber reinforced polymer (FRP) has gradually been widely used in fields such as civil engineering, mining engineering, and geotechnical engineering due to its excellent mechani-孙权伟 等cal properties. As a new type of structural material, it has the advantages of light weight, high strength, and good durability, and has attracted more and more attention and favor from various fields. Anchor rods, as a support structure, are widely used in fields such as geological disaster prevention and control, deep foundation pit support, and tunnel excavation. A comprehensive summary and analysis were conducted on the mechanical properties, monitoring and identifica-tion, design and anchoring performance, the entire process of anchor rod pull-out failure, the ap-plication of magnetostrictive guided wave technology, the interface mechanical behavior of soil anchor rods, the analysis and treatment of dangerous rock collapse stability, the testing of working face support performance, the preparation of fiber reinforced steel bars and their reinforced concrete structures, and geotechnical anchoring. This provides a reference and out-look for the future research direction of FRP anchor rods. This article aims to summarize the re-search progress in the application of fiber composite materials in the field of anchor bolts.KeywordsFiber Composite Materials, FRP Anchor Rods, Mechanical Properties, Application ProspectsCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言随着城市化和基础设施建设的不断推进,土木工程、矿山工程和岩土工程等领域对材料力学性能和工程效益提出了更高的要求[1]。
FRP筋粘结式锚具的长期粘结锚固性能研究
FRP筋粘结式锚具的长期粘结锚固性能研究FRP筋粘结式锚具的长期粘结锚固性能研究一.立项的意义和背景:1、项目的研究意义随着现代桥梁技术的发展,预应力混凝土结构和缆索支撑结构体系在大跨桥梁中得到了广泛应用,其中的预应力筋和拉索一般均采用高强钢丝或钢绞线。
然而,钢制预应力筋或拉索的抗疲劳和耐腐蚀性能较差,致使其在实际应用中可能由于筋材的腐蚀而导致结构失效,造成巨大的经济损失。
美国1992年报道,因撒除冰盐引起钢筋腐蚀而限载通车的公路桥(其中大多数为预应力混凝土桥)就占1/4,其中已不能通车的占1%,仅这些桥的维修费就高达900亿美元[1]。
英国建造在海洋环境中的预应力混凝土结构,因腐蚀需要重建或更换预应力筋的占三分之一以上[2]。
印度孟买Thane河上的第一座桥是预应力混凝土桥,由于预应力筋过早地发生腐蚀,现在不得不重建[3]。
北京西直门立交桥使用才19年,因其混凝土剥蚀和钢筋锈蚀,不得不于1999年重建[4]。
可见,预应力混凝土结构的严重腐蚀,给桥梁的安全性和耐久性带来了严重危害。
高级复合材料-纤维增强复合材料FRP (Fiber Reinforced Polymer/Plastic)以其强度高(有的高于3000 MPa,约为高强预应力钢筋的2倍) 、重量轻(约为钢材的1/5)、免锈蚀和抗疲劳性能好等优异性能极有希望成为处于恶劣自然环境下桥梁结构中传统钢材的潜在替代品[5]。
根据FRP中所用纤维的不同,目前常用的FRP材料可分为碳纤维CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)、玻璃纤维GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer/Plastic)和芳纶纤维AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer/Plastic)等种类。
但是FRP筋是一种横观各向同性材料,其抗剪强度与抗拉强度之比较小,因此用于锚固钢制预应力筋的夹片式锚具不再适合锚固FRP筋,否则将会由于FRP筋抗剪强度过低导致过早失效。
FRP在土木工程结构加固应用中的研究进展
FRP在土木工程结构加固应用中的研究进展【摘要】:本文描述了FRP材料的的概念,介绍了FRB的主要特点,分析了FRP复合材料在结构加固工程中的应用领域,提出了FRP在结构加固研究与应用中亟需解决的关键技术,对FRP 加固技术展望进行了【关键词】:FRP;土木工程;结构加固【abstract 】:This paper describes the concept of FRP materials, this paper introduces the main FRB characteristics, analyzed the FRP composite materials in the application fields of structural strengthening project, and puts forward the FRP structure strengthening in research and application to be solved the key technology, strengthening technology of FRP prospects【key words 】: FRP; Civil engineering; Structure strengthening引言土木工程学科的发展,在很大程度上依赖于性能优异的新材料新技术的应用和发展。
在已有结构的加固改造领域,不仅要求材料经济美观、便于施工,且要求施工后的结构承载力能够明显提高。
而FPR复合材料以其优异的力学性能和广泛的适用性发挥着越来越重要的作用。
FRP(fiber reinforced plastics)复合材料主要有碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)及玻璃纤维(GFRP)等,其材料形式主要有片材、棒材和型材。
FRP的共同优点是:轻质高强、高弹模、抗疲劳、耐腐蚀耐久性能好、热膨胀系数低等。
FRP在土木工程结构加固应用中的研究进展
FRP在土木工程结构加固应用中的研究进展摘要:FRP 加固结构不仅成本低,耐久性好,便于施工,结构耐久性能好,且对交通的阻碍较小, FRP 较于传统材料的显著优势,使其必将在未来的结构加固领域占据越来越重要的地位。
本文首先对于FRP符合材料的分类和应用进行研究,同时对于FRP 在建筑结构加固中的研究现状进行分析,最后对于FRP在土木工程结构加固中的应用进行研究。
希望通过本文,能够为土木工程结构加固中FRP的应用提供一些参考和帮助。
关键词:FRP;土木工程;结构加固1.FRP复合材料的分类和应用FRP复合材料上面已经提到价格成本高,这方面的实践经验少之又少,因此,最初的应用受到了一定程度的限制。
随着生产的扩大以及生产技术的提高,FRP有了一定程度的下滑。
施工经验的增多,这种材料得到广泛的应用,特别是在土木工程中。
FRP复合材料主要分为3类,即碳纤维(CFRP)、高强玻璃纤维(GFRP)复合材料以及芳纶纤维(A F R P )。
在土木工程结构的加固过程中,F R P 的主要功能体现在修复和新结构的形成。
应用方面如下:(1)隧道和地铁。
由于地铁和隧道是地下作业的方式,因此它们的受力状况和地面截然不同。
土压力的作用存在于洞的顶部以及洞的侧面。
同时,对净空也要较高的要求。
因此,加固和修补裂缝的方法要慎重选择,显然,传统的加固方法不符合这一要求。
芳纶纤维布却明显的符合这一要求,因为它具有优良的抗剪能力。
同时,能够适应地铁和隧道在拱顶和侧壁的裂缝,这些侧壁和裂缝大多是多向和不规则的。
(2)烟囱和水塔。
烟囱和水塔的加固和维修有一定的难度,这和其自身向高处发展的结构密不可分。
扩大截面法、粘钢法等这些传统的方法以及不能满足这样高难度的加固和修护,因此需要轻质高强、耐腐蚀能力好、用的时问长的复合材料,比如:芳纶纤维。
2.FRP在建筑结构加固中的研究现状2.1FRP的抗弯加固性能使用FRP加固后的混凝土的结构和普通的混凝土以及使用黏钢加固的混凝土的结构有所不同,在混凝土的受拉区间黏贴FRP 来进行加固,可以有效的提高混凝土结构的承载力,同时还可以抑制混凝土结构中裂缝的扩展。
玻璃纤维增强复合材料加固原竹螺栓组合节点的抗剪性能
[6]
。 现代竹木结构因需要装配和更换
便利而多采用螺栓连接节点
[7]
纤维束少,横向抗拉能力较低
,但由于原竹横向
[8]
,竹结构的螺栓组
合节点受剪时易因应力集中而发生顺纹劈裂
[9-10]
,
承载力较低,不能充分发挥原竹材料性能,竹的螺
栓组合节点运用受到很大限制。
为提高原竹螺栓组合节点的承载力,国内外学
GFRP 包裹加固节点抗剪承载能力和增强效果的
影响。 参考了 Johansen [19] 的螺栓屈服理论和欧洲
木结 构 螺 栓 计 算 规 范 BS EN 1995 “ Eurocode 5:
Design of timber structures” ,计算了 GFRP 加固节
点的等效抗剪强度并与实测值对比,以期为今后原
the improvement effect of glass fiber reinforced polymer ( GFRP) on the shear capacity of different bolt combination
joints and influence factors on the shear capacity of reinforced joints were experimentally studied. Bamboo culms with⁃
culm outer diameter and bolt end distance, but had no significant relationship with the number of bolts. Bolt diameter
and bamboo culm outer diameter were the main factors affecting the equivalent shear strength. The average absolute
FRP加固钢结构的研究进展
PROGRESS IN RESEARCH ON STEEL STRUCTURES STRENGTHENED WITH FRP
Zheng Yun Ye Lieping ( Department of Civil Engineering, Tsinghua University
Beijing
100084) Beijing 100088)
FRP 加固钢结构的研究进展
郑 云 叶列平
北京 100084)
*
岳清瑞
( 国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中 心 北京 100088)
( 清华大学 土木系 摘
要 : 钢结构在设计、 制造、 施工过程中可能产生各种缺陷 , 在使用阶段因超载、 锈蚀、 疲劳等原因 会引
起损伤累积 , 从而影响结构的安全。传统的钢结构加固方法主要 有钢板焊 接、 螺 栓连接、 铆接或者 粘接 , 这些 方法存在许多缺点 , 如产生新的损伤和焊接残余应力等。而纤维增强复合材料 ( FRP) 由于具有比强度和比刚 度高、 耐腐蚀 等特点 , 已在混凝土结构加固中得到广泛应用。近年来的研究 表明 , FRP 加固钢结构也显示 出很 好的效果。对国内外 FRP 加固钢结构的研究现 状与进 展进行 了全面 回顾与展 望 , 涉及到 钢结构 构件的加 固 试验研究、 胶粘剂及其受力分析研究、 耐久性研究等诸方 面。 关键词 : 纤维增强复合材料 ( FRP) 钢结构 加固
23系统研究了各种表面处理方miller24分别对钢与frp界面的受力传24还推导了frp有效粘25提出了不连续20提出了当frp双面粘贴且10建立了四点受弯钢梁的27提出把frp板的两端做成45b角可有效地7设计了一种钢夹具固定在liu3耐久性研究cfrp本身是耐腐蚀的然而当cfrp与钢结构直接接触的时候有可能发生电化学腐蚀
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), mail: guanyanhua@ sdu. edu. cn 作者简介: 管延华( 1969男, 山东胶南人, 博士研究生, 讲师, 主要研究方向为桥梁工程. E-
第3 期
管延华, 等: FRP螺栓联合加固技术锚固参数的研究
表 2 混凝土和螺栓之间的锚固力 Table 2 Anchor force between RC and screw bolt kN 螺杆直径 / mm 锚固深度 / mm 6 10 14 20 4. 08 6. 37 6. 96 30 5. 27 10. 46 12. 29 40 9. 75 13. 92 17. 62 50 11. 63 21. 33 23. 19
试验结果及分析
试验试件的破坏形式见图 3 , 不同锚固深度下 螺栓平均锚固力的大小如表 2 所示。
Fig. 3
图 3 破坏形式图 Failure mode of test specimens
Fig. 1
图 1 试验试件 Details of test specimens
具体试验方案见表 1 , 环氧树脂完全达到强度 以后, 在拉力机上拉伸加载, 见图 2 , 直至破坏。 记 录螺杆拉出时的荷载值并观察破坏形式 。相同锚固 深度的试验重复 3 次, 取 3 次的平均值作为试验 结果。
从图 5 可以看出, 在设计预紧力与试验测量的 锚固力相等的条件下, 取螺栓外形系数 α = 0. 045 , 按公式( 3 ) 计算的螺栓锚固深度与拉拔试验采用的 因此, 实际加固设计中可采用公 锚固深度基本一致, 式 la = α 4P 计算螺栓的锚固深度。此外, 为避免混 πdf t
凝土结构加固后发生混凝土保护层剥离破坏 , 计算 螺栓的锚固深度应不小于混凝土保护层厚度 。
4
钢板尺寸的选择与材料要求
钢板的主要作用是分布螺栓预紧力提供的荷 在预紧力的作用下钢板应有一定的刚度 , 以保证 载, 钢板均匀传力, 避免混凝土在预紧力的作用下局部 承压破坏。因此钢板的尺寸 ( 长度 宽度 厚度 ) 应综合考虑加固用 FRP 的宽度、 螺栓预紧力大小与 影响范围、 混凝土的强度及方便施工等因素进行确 定, 钢板材料宜采用高耐候性结构钢 。 按照上 述 原 则, 采 用 螺 栓 预 紧 单 元 Pretension
第 40 卷 Vol. 40
第3 期 No. 3
山 东 大 学 学 报 ( 工 学 版) JOURNAL OF SHANDONG UNIVERSITY ( ENGINEERING SCIENCE)
2010 年 6 月 Jun. 2010
3961 ( 2010 ) 03012805 文章编号: 1672-
Study of the anchoring parameter for the hybrid bonding of FRP
2 GUAN Yanhua1, ,MIAO Haitao2 ,SONG Xiuguang2
( 1. State Key Laboratory for Geomechanics & Deep Underground Engineering,School of Architecture and Civil Engineering, China University of Mining and Technology,Xuzhou 221008 ,China; 2. School of Civil Engineering, Shandong University,Jinan 250061 ,China) Abstract: To define the norms of the special mechanical anchors and direct the design and the construction of hybrid bonded fiber reinforced polymer( HBFRP) ,the specimens were investigated in a drawing test program in order to study the anchor depth of screw bolts. The finite element analysis was conducted to simulate the contact compression stress on the basis of different sizes of steel plate and bolt prestress by the Pretension 179 element and compact pairs of ANSYS. On the basis of experiments,the formula for calculating anchor depth of screw bolts is put forward. A method was suggested to guide the designs and the choice of the steel plates on the basis of the finite element analysis. It contributes to direct the design and the construction of HBFRP. Key words: fiber reinforced polymer ( FRP) ; screw bolt; strengthening technique; anchoring parameter
图 5 计算锚固深度和试验锚固深度对比图 Fig. 5 Comparison curves of calculation and test depth
179 以及面对面的接触分析, 利用 ANSYS 计算分析 不同螺栓预紧力作用下, 钢板和混凝土之间的接触 压应力分布情况, 分析影响钢板尺寸的因素。 建立 有限元模型如图 7 所示。
[ 11 ]
[ 12 ] 直径通常根据设计预紧力的大小按规范选取 , 对 规范一般没有规定预紧力与螺 于直径较小的螺栓,
栓直径的对应关系, 可通过如图 6 所示的螺栓受拉钢筋的锚固长度; α 为钢筋外形系 其中, 数; f y 为钢筋抗拉强度设计值; f t 为混凝土的轴心抗 拉强度设计值; d 为钢筋的直径。 FRP 加固混凝土的螺栓设计预紧力是 假设 HBP, 螺栓的有效直径为 d, 则螺栓的预紧拉应力为 P σy = d π 2 将式( 2 ) 代入式( 1 ) 得 la = α 4P 。 πdf t ( 3) 4P = 2。 πd ( 2)
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1
螺栓锚固深度的试验研究
为了能够对螺栓施加一定的预紧力, 螺栓在混 凝土中必须有足够的锚固深度, 避免螺栓施加预紧 力时被 拔 出, 为 此, 本文对螺栓的锚固深度进行 研究。 1. 1 试验设计 1. 2
Fig. 2 图 2 拉拔试验图 Picture of the drawing test
拉拔试验的破坏形式图 3 表明, 拉拔力小于螺 栓承载力的情况下, 拉拔破坏的形式为混凝土被拉 坏, 而螺栓和混凝土之间通过环氧树脂粘接 , 其粘接 强度完全能够达到锚固要求。 试验结果表 2 表明, 锚固力随锚固深度和螺栓 直径的增大而增大, 见图 4 。
Fig. 4
图 4 锚固力与锚固深度关系曲线 Relation curves of anchor force and depth
取螺栓外形系数 α = 0. 045 , 螺栓设计预紧力 P 10 kN、 15 kN、 20 kN、 25 kN、 30 kN, 为 5 kN、 螺栓的有 10 mm、 14 mm, 效直径 d 为 6 mm、 混凝土为 C40 , 计 算螺栓的锚固长度与拉拔试验采用的锚固深度对比 如图 5 所示。
表 1 拉拔试验方案设计 Table 1 Plan design of the drawing test 试件组号 1 -1 1 -2 1 -3 1 -4 2 -1 2 -2 2 -3 2 -4 3 -1 3 -2 3 -3 3 -4 锚固深度 / mm 20 30 40 50 20 30 40 50 20 30 40 50 螺栓直径 / mm 6 6 6 6 10 10 10 10 14 14 14 14
为了提高 FRP 和混凝土之间的粘结强度, 近年 [ 18] , 来多种 FRP 加固混凝土新技术相继出现 但是 至今还没有有效的方法避免中间裂缝引起的剥离破 [ 9] 坏 。目前一种更有效的 FRP 混合加固新技术, 即 FRP固件联 合 加 固 技 术 ( hybrid bonded fiber reinforced polymer, HBFRP ) 越来越受到重视。 香港城
2
螺栓锚固深度的确定
螺栓锚固深度确定的原则是螺栓锚固力不小于 螺栓设计预紧力。 从试件的破坏形式看, 螺栓拉出 始于混凝土被拉裂, 表明螺栓锚固深度与混凝土的
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山
东
大
学
学
报
(工
学
版)
第 40 卷
抗拉强度有关, 螺栓和混凝土之间的粘结具有足够 螺栓 的强度; 螺栓锚固深度也与螺栓的设计预紧力 、 直径及螺栓的表面形状有关。 因此, 螺栓锚固深度 的确定可以不考虑环氧树脂的影响, 通过拉拔试验 的数据对受拉钢筋的基本锚固长度公式 具体方法如下: 正得到, 受拉钢筋的基本锚固长度公式为 fy l a = α d, ft
FRP-螺栓联合加固技术锚固参数的研究
1, 2 2 2 管延华 , 苗海涛 , 宋修广
( 1. 中国矿业大学建筑工程学院深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏 徐州 221008 ; 2. 山东大学土建与水利学院,山东 济南 250061 ) 摘要: 为了明确机械锚固的各项参数指标, 指导 FRP螺栓联合加固技术 ( hybrid bonded fiber reinforced polymer, HBFRP) 的设计和施工, 通过室内试验研究了螺栓的锚固深度, 提出螺栓最小锚固深度的计算公式与螺栓选择的 采用螺栓预紧单元及面对面的接触分析, 模拟不同钢板尺寸和螺栓预紧力的条件下 要求; 利用 ANSYS 计算软件, 钢板和混凝土之间的接触压应力分布情况, 对钢板尺寸和钢板类型的选择给出了指导性的设计方法 。 该研究为 HBFRP 在桥梁加固维修中的应用提供了可靠的依据 。 关键词: FRP; 螺栓; 加固技术; 锚固参数 中图分类号: U445. 72 文献标志码: A