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带FSK的FRP-UHPC组合梁受剪性能研究
1
作者 张志文 王安涟 +3 位作者 葛文杰 ashraf ashour 李胜才 曹大富 《应用基础与工程科学学报》 北大核心 2025年第5期1394-1407,共14页
为研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)-超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)组合梁的受剪性能,通过四点弯曲试验和精细化有限元分析对带FRP剪力键(FRP Shear Key, FSK)的FRP-UHPC组合梁进行研究.... 为研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)-超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)组合梁的受剪性能,通过四点弯曲试验和精细化有限元分析对带FRP剪力键(FRP Shear Key, FSK)的FRP-UHPC组合梁进行研究.分别采用混凝土塑性损伤模型和Puck失效准则来模拟混凝土和FRP型材的损伤演化,并采用双线性内聚力模型来模拟组合界面的力学行为.有限元结果与试验结果进行对比表明二者吻合较好.基于已验证的模型开展参数化分析,重点研究混凝土板强度、高度和宽度,FRP腹板抗剪强度、剪切模量、高度和厚度,以及FSK间距等对带FSK的FRP-UHPC组合梁受剪性能的影响.研究结果表明,组合界面间布置FSK处的局部滑移远小于未布置FSK处的局部滑移,且最大局部滑移小于4mm,验证了FSK具有良好的界面抗剪作用;增大混凝土板强度和截面尺寸均能提高组合梁的抗剪刚度和承载力.与普通混凝土板相比,UHPC板可有效抑制界面滑移;提高FRP腹板的抗剪强度和厚度可提高组合梁的抗剪承载力和变形,且破坏模式由剪切破坏向弯曲破坏转变;减小FSK间距可有效提高界面间的抗剪性能,增强组合梁的组合效应,提高承载力和变形. 展开更多
关键词 FRP-UHPC组合梁 FSK 受剪性能 四点弯曲试验 Puck失效准则 参数分析
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钢-FRP复合筋增强FRP管超高性能混凝土组合柱抗震性能
2
作者 张志文 葛文杰 +2 位作者 ashraf ashour 李胜才 曹大富 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第5期297-312,共16页
为解决结构锈蚀并减小结构残余变形,提出了一种新型的钢-纤维增强复合材料复合筋(SFCB)增强FRP管超高性能混凝土(UHPC-FFT)组合柱,通过拟静力试验和有限元模型研究其抗震性能;探讨了纵筋类型、轴压比、FRP管厚度、管材类型、混凝土类型... 为解决结构锈蚀并减小结构残余变形,提出了一种新型的钢-纤维增强复合材料复合筋(SFCB)增强FRP管超高性能混凝土(UHPC-FFT)组合柱,通过拟静力试验和有限元模型研究其抗震性能;探讨了纵筋类型、轴压比、FRP管厚度、管材类型、混凝土类型和配筋率对UHPC-FFT组合柱抗震性能的影响;基于已验证的纤维模型,分析了SFCB的截面含钢率、内芯钢筋屈服强度、外包FRP弹性模量和极限抗拉强度对组合柱抗震性能的影响。研究结果表明:与带钢筋和FRP筋的UHPC-FFT组合柱相比,带SFCB的组合柱的滞回曲线最饱满,承载力和耗能能力最大;当轴压比由0.15提高至0.25时,组合柱的初始刚度和承载力随之提高,但降低了延性和耗能,并增大了残余变形;由于FRP管对UHPC的环向约束能力有限,将FRP管厚度从4 mm增加至6 mm对组合柱的抗震性能影响较为有限;使用抗压强度高、韧性好的UHPC和增大配筋率均可有效提高组合柱的抗震性能;提高内芯钢筋强度可以提高组合柱的承载力、抗变形能力,且不影响延性、初始刚度和刚度退化速率;增大SFCB的外包FRP弹性模量能够提高组合柱的抗震性能,但也会导致组合柱由于外包FRP断裂而过早发生破坏,建议选用弹性模量为55 GPa的FRP。 展开更多
关键词 桥梁工程 抗震性能 拟静力试验 钢-FRP复合筋 FRP管超高性能混凝土组合柱
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钢-FRP复合筋活性粉末混凝土框架梁受弯性能分析 被引量：3
3
作者 姚山 罗来勇 +4 位作者 张峰 张志文 葛文杰 杨忠平 ashraf ashour 《建筑结构》 北大核心 2025年第9期76-89,共14页
为研究钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)框架梁的受弯性能,采用有限元软件ABAQUS建立了钢筋-RPC和SFCB-RPC框架模型,分析了混凝土类型、SFCB力学性能以及配筋率对框架梁破坏形... 为研究钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)框架梁的受弯性能,采用有限元软件ABAQUS建立了钢筋-RPC和SFCB-RPC框架模型,分析了混凝土类型、SFCB力学性能以及配筋率对框架梁破坏形态、承载力、跨中挠度和曲率沿梁长变化等的影响。结果表明,与普通混凝土框架梁相比,配置FRP筋或SFCB的RPC框架梁承载能力、极限挠度和曲率显著提高,钢筋RPC框架梁承载力提高较小但极限挠度和曲率显著提高;提高SFCB截面含钢率,SFCB-RPC框架梁极限荷载减小8.6%~16.7%,极限挠度减小1.9%~15.0%;内芯钢筋屈服强度对SFCB-RPC框架梁屈服荷载影响较大,对极限荷载和极限挠度影响较小;提高外包FRP弹性模量,SFCB-RPC框架梁极限挠度减小48.2%;随配筋率的增大,SFCB-RPC框架梁极限承载力提高,极限挠度减小。 展开更多
关键词 钢-FRP复合筋 活性粉末混凝土 框架梁 受弯性能
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粘贴FRP剪力键的FRP-UHPC组合梁受剪性能研究
4
作者 葛文杰 张志文 +2 位作者 ashraf ashour 曹大富 李胜才 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期113-126,共14页
为了研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)-超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)组合梁的受剪性能,对FRP-UHPC组合梁进行四点受弯试验。组合界面采用FRP剪力键(FRP Shear Key,FSK)与环氧树脂胶结混合... 为了研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)-超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)组合梁的受剪性能,对FRP-UHPC组合梁进行四点受弯试验。组合界面采用FRP剪力键(FRP Shear Key,FSK)与环氧树脂胶结混合处理的方式降低界面滑移的影响。对组合梁的破坏模式、荷载-位移响应、应变响应和滑移响应进行分析,研究了混凝土类型、FSK间距、混凝土板宽度和高度对组合梁受剪性能的影响。研究结果表明:FRP-UHPC组合梁的破坏模式是剪切破坏,FRP-普通混凝土组合梁的破坏模式是弯、剪协同破坏;组合梁存在剪力滞后效应,随着混凝土板宽度的增大,剪力滞后效应越明显;混凝土采用UHPC、减小FSK间距和提高混凝土板截面尺寸都可以有效提高组合梁的抗剪性能,并减小界面滑移。基于合理假定,提出了FRP-UHPC组合梁的抗剪承载力和考虑剪切变形的挠度计算方法,预测结果与试验结果吻合较好。 展开更多
关键词 桥梁工程 FRP-UHPC组合梁 弯曲试验 受剪性能 FRP剪力键
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FRP筋增强UHPC模壳型混凝土组合梁受弯性能 被引量：2
5
作者 严卫华 张瑞 +4 位作者 王仪 付世虎 邱林锋 ashraf ashour 葛文杰 《扬州大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第3期20-28,共9页
为研究纤维复合材料(fiber-reinforced polymer,FRP)筋增强超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)模壳型混凝土组合梁的受弯性能,基于已验证模型,对U型UHPC模壳型混凝土组合梁进行有限元模拟,分析不同配筋率下截面构造... 为研究纤维复合材料(fiber-reinforced polymer,FRP)筋增强超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)模壳型混凝土组合梁的受弯性能,基于已验证模型,对U型UHPC模壳型混凝土组合梁进行有限元模拟,分析不同配筋率下截面构造形式和UHPC厚度、混凝土和筋材力学性能对构件的开裂、屈服、极限荷载,及其对应挠度、破坏模式、能量耗散和延性等的影响.研究表明:UHPC模壳可有效延缓组合梁开裂;增加UHPC面个数可有效提高极限荷载;适当提高UHPC强度、FRP筋弹性模量和UHPC厚度均可以有效提高极限荷载;混合配筋组合梁比钢筋组合梁有更好的能耗和延性;盲目提高FRP筋抗拉强度并不能提高组合梁受弯性能,但混合配筋模式下,提高FRP配筋率可以提高极限荷载和极限挠度.该研究结果可为UHPC模壳型混凝土组合梁结构设计与分析提供参考. 展开更多
关键词 FRP筋 UHPC模壳 组合梁 受弯性能 参数分析
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氯盐侵蚀作用后钢-FRP复合筋混凝土柱偏心受压性能试验研究 被引量：3
6
作者 帅华国 朱世鑫 +2 位作者 葛文杰 倪增昊 ashraf ashour 《建筑结构》 北大核心 2024年第23期79-89,共11页
为研究氯盐侵蚀作用后钢-FRP复合筋(SFCB)混凝土柱偏心受压性能,对经氯盐侵蚀后的SFCB及SFCB混凝土偏心受压柱进行力学性能试验。研究了配筋类型、配筋率、偏心距、长细比、应力水平与侵蚀时间对承载力、侧向变形、裂缝和破坏形态的影... 为研究氯盐侵蚀作用后钢-FRP复合筋(SFCB)混凝土柱偏心受压性能,对经氯盐侵蚀后的SFCB及SFCB混凝土偏心受压柱进行力学性能试验。研究了配筋类型、配筋率、偏心距、长细比、应力水平与侵蚀时间对承载力、侧向变形、裂缝和破坏形态的影响。结果表明:筋材强度保留率随侵蚀时间增加而降低,无应力侵蚀180d后,钢筋、SFCB和FRP筋极限强度分别降低了12.2%、9.9%和3.6%;随筋材截面含钢率的增加,SFCB混凝土偏心受压柱承载力逐渐提高,侧向变形逐渐减小;侵蚀后钢筋组、SFCB组和FRP筋组试件极限承载力分别较其未侵蚀试件最大下降16.6%、12.4%和7.2%。SFCB混凝土柱具有良好的抵抗侧向变形和裂缝的能力。 展开更多
关键词 混凝土柱 钢-FRP复合筋 偏心受压 氯盐侵蚀 承载力
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氯盐侵蚀作用后钢-BFRP复合筋混凝土梁受弯性能 被引量：9
7
作者 葛文杰 张素康 +4 位作者 张志文 ashraf ashour GUAN Zhongwei 孙传智 曹大富 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期170-184,共15页
为研究氯盐侵蚀对钢-玄武岩纤维复合筋(steel-basalt FRP composite bar,B-SFCB)混凝土梁受弯性能的影响,对经氯化钠溶液侵蚀作用后4种不同筋材(钢筋、BFRP筋和2种不同B-SFCBs)受拉性能和5组混凝土梁(钢筋和BFRP筋混凝土梁各1组、B-SFC... 为研究氯盐侵蚀对钢-玄武岩纤维复合筋(steel-basalt FRP composite bar,B-SFCB)混凝土梁受弯性能的影响,对经氯化钠溶液侵蚀作用后4种不同筋材(钢筋、BFRP筋和2种不同B-SFCBs)受拉性能和5组混凝土梁(钢筋和BFRP筋混凝土梁各1组、B-SFCB混凝土梁3组)受弯性能进行试验研究。分析应力水平和侵蚀时间对B-SFCB受拉性能及B-SFCB混凝土梁受弯承载力、变形、裂缝和破坏形态的影响。结果表明:各筋材抗拉强度随侵蚀时间增加而逐渐下降,无应力侵蚀180 d后,钢筋、B-SFCB和BFRP筋抗拉强度最大分别下降了12%、10%和4%;应力与氯盐侵蚀耦合作用后B-SFCB与BFRP筋的抗拉强度保留率低于无应力侵蚀筋材的;B-SFCB屈服后,混凝土梁仍具有稳定的抗弯刚度,其屈服荷载随筋材截面含钢率的提高而增大;侵蚀时间对无应力侵蚀混凝土梁荷载-挠度曲线影响较小,但对应力与侵蚀耦合作用梁荷载-挠度曲线影响较大,且随侵蚀时间增加而明显;荷载-裂缝宽度曲线变化趋势与荷载-挠度曲线基本一致。基于简化的材料本构模型和基本假定,定义了B-SFCB混凝土梁正截面受弯3种破坏形态并给出了其判别方法,建立了承载力简化计算式。借鉴美国ACI 440和中国GB 50010—2010规范,建立了B-SFCB混凝土梁刚度和裂缝宽度计算式,承载力、变形和裂缝宽度计算值与实测值吻合良好,可供工程设计参考。 展开更多
关键词 混凝土梁 氯盐侵蚀 钢-玄武岩纤维复合筋 承载力 挠度 裂缝
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碳纤维布粘贴加固BFRP筋-ECC-混凝土组合梁受弯性能研究 被引量：11
8
作者 葛文杰 宗耀锋 +5 位作者 仇胜伟 宋婉蓉 王仪 陆伟刚 曹大富 ashraf ashour 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期302-311,共10页
工程结构服役期间经常由于使用功能改变或使用荷载增加而需要对结构进行加固改造。为研究经碳纤维布粘贴加固后的玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋-工程用水泥基复合材料(ECC)-混凝土组合梁的受弯性能,对3组共12根不同ECC高度替换率(0、0.29... 工程结构服役期间经常由于使用功能改变或使用荷载增加而需要对结构进行加固改造。为研究经碳纤维布粘贴加固后的玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋-工程用水泥基复合材料(ECC)-混凝土组合梁的受弯性能,对3组共12根不同ECC高度替换率(0、0.29和0.58)的BFRP筋-ECC-混凝土组合梁底分别粘贴1、2和3层碳纤维布的加固构件及未加固构件进行静力受弯性能试验。研究碳纤维布粘贴层数和ECC高度替换率对组合梁受弯承载力和破坏形态的影响。试验结果表明:采用受拉性能优异的ECC替代受拉区部分混凝土形成的ECC-混凝土组合梁不仅可提高构件承载力,还可有效改善构件抵抗开裂和变形的能力;组合梁底粘贴3层碳纤维布,裂缝宽度可降至未加固试件的10%,受弯承载力提高20%,挠度降低50%。借鉴钢筋混凝土理论,基于合理的基本假定和简化的材料本构模型,提出粘贴碳纤维布加固的组合梁受弯承载力计算式,并给出碳纤维布强度折减系数,理论预测值与试验实测值吻合良好。 展开更多
关键词 组合梁 BFRP筋 ECC 混凝土 碳纤维布加固 静力试验 受弯性能
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低周反复荷载作用下SFCBs-RPC框架力学性能分析
9
作者 罗来勇 姚子豪 +2 位作者 姚山 葛文杰 ashraf ashour 《建筑科学》 CSCD 北大核心 2024年第5期56-66,77,共12页
为研究低周反复荷载作用下钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)框架力学性能,基于有限元软件ABAQUS对一榀钢筋混凝土框架在低周反复荷载作用下的力学性能进行分析,模拟结果与试验... 为研究低周反复荷载作用下钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)框架力学性能,基于有限元软件ABAQUS对一榀钢筋混凝土框架在低周反复荷载作用下的力学性能进行分析,模拟结果与试验吻合性良好。在此基础上,建立SFCBs-RPC框架模型,分析混凝土强度、轴压比及柱纵筋配筋率对SFCBsRPC框架抗震性能的影响。结果表明,SFCB-RPC框架相比钢筋RPC框架具有良好的二次刚度,屈服后承载力提升明显且残余变形率更小,具有良好的变形恢复能力和延性;RPC框架相比普通混凝土框架拥有更高的承载力和延性;框架延性随轴压比和柱纵筋配筋率的增大而降低;SFCBs-RPC框架总体呈现良好延性。 展开更多
关键词 钢-FRP复合筋 活性粉末混凝土 混凝土框架 抗震性能 参数分析
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