建筑用钢-连续纤维复合筋的单向拉伸力学性能研究

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作者 胡汉敏 李尚辉 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期59-63,共5页

为了研究建筑用钢-连续纤维复合筋的单向拉伸力学性能,以玄武岩纤维为连续纤维原料,缠绕螺纹钢筋制备钢-连续纤维复合筋,用万能试验机对该复合筋施加单调及反复的单向拉伸力,测试其应力-应变关系,以及抗压强度与弹性模量等性能。结果表... 为了研究建筑用钢-连续纤维复合筋的单向拉伸力学性能,以玄武岩纤维为连续纤维原料,缠绕螺纹钢筋制备钢-连续纤维复合筋,用万能试验机对该复合筋施加单调及反复的单向拉伸力,测试其应力-应变关系,以及抗压强度与弹性模量等性能。结果表明:钢-连续纤维复合筋的塑性变形能力良好,且在玄武岩纤维的质量分数为35%时,复合筋的内芯屈服后外包纤维呈现出显著二次刚度,说明其单向拉伸性能最优。在高温下钢-连续纤维复合筋仍能保持较高的抗拉强度与弹性模量,说明其高温单向拉伸性能较优,可作为建筑的重要用材。 展开更多

关键词 建筑 钢-连续纤维复合筋 单向拉伸 力学性能

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钢-连续纤维复合筋(SFCB)力学性能试验研究与理论分析 被引量：34

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作者 吴刚 罗云标 +2 位作者 吴智深 胡显奇 张敏 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期53-61,共9页

本文对工业化制备的钢-连续纤维复合筋(SFCB)制品进行了单向拉伸和反复拉伸试验,观察其破坏过程和破坏特征,测定其初期刚度、二次刚度、屈服强度、极限强度、卸载刚度、残余变形。试验结果表明,SFCB的荷载-应变关系曲线在纤维断裂前呈... 本文对工业化制备的钢-连续纤维复合筋(SFCB)制品进行了单向拉伸和反复拉伸试验,观察其破坏过程和破坏特征,测定其初期刚度、二次刚度、屈服强度、极限强度、卸载刚度、残余变形。试验结果表明,SFCB的荷载-应变关系曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线,钢筋屈服后SFCB具有稳定的二次刚度、小的残余变形和良好的可恢复性能。根据材料的复合法则推导出了SFCB单调加载下应力-应变关系的理论计算模型,针对根据现有钢筋和纤维材料恢复力模型直接采用复合法则得到的SFCB反复拉伸的理论模型和试验结果误差较大的情况,基于SFCB反复拉伸的荷载-应变试验曲线特征,经过统计分析,构建了SFCB反复拉伸下应力-应变关系恢复力模型,该模型良好地揭示了SFCB在反复加载下其卸载模量随塑性发展而逐渐退化的规律,与试验数据进行比较,发现均吻合较好,证明了可以通过理论计算对SFCB的力学性能进行预测和设计。 展开更多

关键词 钢-连续纤维复合筋(SFCB) 力学性能 反复加载 试验研究 理论分析

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钢-连续纤维复合筋增强混凝土柱抗震性能试验研究 被引量：16

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作者 孙泽阳 吴刚 +1 位作者 吴智深 张敏 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期24-33,共10页

具有稳定二次刚度和良好震后可修复性的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱的抗震性能与普通RC柱有较大差别,本文对在水平往复荷载作用下,轴压比为0.12的4个SFCB增强混凝土柱及1个RC对比柱的抗震性能进行试验研究。SFCB增强混凝土柱... 具有稳定二次刚度和良好震后可修复性的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱的抗震性能与普通RC柱有较大差别,本文对在水平往复荷载作用下,轴压比为0.12的4个SFCB增强混凝土柱及1个RC对比柱的抗震性能进行试验研究。SFCB增强混凝土柱主要变化参数为SFCB中的纤维种类(玄武岩纤维和碳纤维)和钢/纤维比例。研究结果表明:①SFCB增强混凝土柱相对普通RC柱具有稳定的二次刚度,在复合筋内芯钢筋屈服后,SFCB增强混凝土柱承载力仍可稳定提高;②SFCB增强混凝土柱由于复合筋的二次刚度,实现了在与普通RC柱相同柱顶变形能力的前提下,具有较小柱脚曲率需求的特点,从而实现较小的卸载残余位移,较高的震后可修复性能;③SFCB增强混凝土柱的性能特点与复合筋中外侧纤维有直接关系,钢-玄武岩纤维复合筋增强混凝土柱相对于钢-碳纤维复合筋柱具有更好的延性(二次刚度有效长度)和相同柱顶侧向位移水平下卸载时更小的残余位移。 展开更多

关键词 钢-连续纤维复合筋 混凝土柱 二次刚度 残余侧移率

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新型钢-连续纤维复合筋增强无砟轨道板及其基本性能研究 被引量：7

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作者 吴刚 杨洋 +2 位作者 杨琼东 蒋剑彪 吴智深 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期136-144,共9页

传统无砟轨道板采用钢筋增强,不仅影响轨道板的绝缘效果,恶化了无绝缘轨道电路的一次参数(主要是钢轨电阻和电感),而且其绝缘处理方法(添加绝缘套管或卡子)也降低了钢筋与混凝土黏结性能。对此,利用钢-连续纤维复合筋(SFCB)优异的绝缘性... 传统无砟轨道板采用钢筋增强,不仅影响轨道板的绝缘效果,恶化了无绝缘轨道电路的一次参数(主要是钢轨电阻和电感),而且其绝缘处理方法(添加绝缘套管或卡子)也降低了钢筋与混凝土黏结性能。对此,利用钢-连续纤维复合筋(SFCB)优异的绝缘性能,较好的黏结性能和较高的弹性模量等优点,提出一种新型SFCB增强无砟轨道板。首先对新型SFCB增强无砟轨道板进行绝缘性能试验,结果表明:SFCB增强轨道板相对有绝缘套管钢筋增强轨道板有效降低了钢轨一次参数的影响。在获得理想绝缘性能的基础上,对SFCB增强无砟轨道板进行受弯性能试验,结果表明:与普通RC板相比,SFCB板具有更高的极限承载力,更高的能量储备以及相当的位移延性,同时SFCB板的二次刚度限制了其钢筋屈服后的裂缝发展和宽度。文中提出的SFCB增强无砟轨道板具有更好的综合性能,值得在工程中推广应用。 展开更多

关键词 钢-连续纤维复合筋(SFCB) 玄武岩纤维 无砟轨道板 绝缘性能 受弯性能

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钢-玄武岩纤维复合筋拉压力学性能试验研究 被引量：7

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作者 肖同亮 邱洪兴 孙兰香 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期805-810,共6页

为了研究钢-玄武岩纤维复合筋的基本力学特性,开展了不同纤维含量钢-玄武岩纤维复合筋的拉伸试验、压缩试验及其机理研究.试验结果表明:纤维含量对筋材强屈比有较大影响,内芯钢筋在屈服前能够较好地与外包纤维共同工作,屈服后与外包纤... 为了研究钢-玄武岩纤维复合筋的基本力学特性,开展了不同纤维含量钢-玄武岩纤维复合筋的拉伸试验、压缩试验及其机理研究.试验结果表明:纤维含量对筋材强屈比有较大影响,内芯钢筋在屈服前能够较好地与外包纤维共同工作,屈服后与外包纤维产生局部滑移,出现应变滞后现象,卸载后存在内芯钢筋受压与纤维受拉的自平衡现象,且随着塑性变形的增大,卸载刚度逐渐减小;受压荷载主要由内芯钢筋承担,纤维胶层对受压影响较小.针对钢-玄武岩纤维复合筋拉压不对称的特性,提出了钢-玄武岩纤维复合筋骨架曲线与滞回规则,并给出了卸载模量退化系数的建议值,为该类筋材在混凝土结构中的设计及有限元数值模拟提供了理论依据. 展开更多

关键词 钢-玄武岩纤维复合筋 材性试验 二次刚度 滞回规则

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钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构非线性地震反应分析 被引量：3

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作者 肖同亮 邱洪兴 +2 位作者 陶欣 孙建 陈春超 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第23期173-178,189,共7页

钢-纤维复合筋是一种耐腐蚀、具有稳定二次刚度等特性的新型结构材料。开展了钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的非线性地震反应研究工作,由复合筋的应力-应变本构关系出发,利用修正Gauss-Radau积分法推导了杆件单元柔度矩阵,并用于... 钢-纤维复合筋是一种耐腐蚀、具有稳定二次刚度等特性的新型结构材料。开展了钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的非线性地震反应研究工作,由复合筋的应力-应变本构关系出发,利用修正Gauss-Radau积分法推导了杆件单元柔度矩阵,并用于框架结构非线性时程响应分析。参考现行规范设计了一个8度区的普通钢筋混凝土多层框架结构和一个对比钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构,比较了两个结构在相同地震输入下结构自振周期变化率、非线性时程响应和杆端出铰时间和位置等抗震性能指标。结果表明:在多遇和罕遇地震动输入下,配置钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的最大弹塑性位移与层间转角等指标比普通钢筋的框架结构有所减小;在罕遇水准的地面运动输入下结构自振周期变化率小于RC框架结构,结构刚度退化和损伤程度更小;杆端出铰时间相对更晚、数量更少且更易形成梁铰塑性耗能机制。钢-玄武岩纤维复合筋可充分利用材料的强度,通过合理配置钢筋与玄武岩纤维的比例能够有效控制框架结构的塑性变形、减小结构残余位移,从而减小重力二阶效应对柱的不利影响,改善结构在大震下的性能,确保大震不倒的安全性能目标。 展开更多

关键词 钢-玄武岩纤维复合筋 混凝土框架结构 时程分析 二次刚度 非线性响应

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钢-玄武岩纤维复合筋混凝土梁受弯试验研究 被引量：2

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作者 孙胜江 赵磊 +1 位作者 梅葵花 李航宇 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期25-30,共6页

为了解钢-玄武岩纤维复合筋(SBFCBs)混凝土梁的受弯性能,设计3组不同配筋率的SBFCBs混凝土梁和1组钢筋混凝土梁进行受弯试验,分析加载过程中SBFCBs混凝土梁的极限承载力、破坏形态、裂缝发展与分布、筋材应变、混凝土应变等梁的力学性能... 为了解钢-玄武岩纤维复合筋(SBFCBs)混凝土梁的受弯性能,设计3组不同配筋率的SBFCBs混凝土梁和1组钢筋混凝土梁进行受弯试验,分析加载过程中SBFCBs混凝土梁的极限承载力、破坏形态、裂缝发展与分布、筋材应变、混凝土应变等梁的力学性能,并与钢筋混凝土梁试验结果进行对比。结果表明:钢筋外包玄武岩纤维可以显著提高梁体的极限承载力,玄武岩纤维含量比越大,SBFCBs混凝土梁的极限承载力越大;SBFCBs混凝土梁发生破坏之前产生明显的弯曲变形,梁的破坏形式趋于延性破坏;SBFCBs混凝土梁与普通钢筋混凝土梁相比,受弯后裂缝条数增多,裂缝间距较小,说明SBFCBs与混凝土粘结性能良好;SBFCBs混凝土梁的屈服应变约2000με,当内芯钢筋屈服后,复合筋外包玄武岩纤维可继续承担荷载;SBFCBs混凝土梁沿截面高度的平均应变符合平截面假定;SBFCBs混凝土梁的荷载~挠度曲线可分为三阶段,当复合筋内芯钢筋屈服后梁体具有明显的二次刚度。 展开更多

关键词 桥梁工程 混凝土梁 钢-玄武岩纤维复合筋 配筋率 受弯性能 承载力 延性 受弯试验

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集中荷载作用下钢-玻璃纤维复合纵筋混凝土梁的受剪承载力 被引量：5

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作者 范旭红 秦卫红 +2 位作者 解鹏 倪林 顾泽 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期623-629,共7页

为研究钢-玻璃纤维复合筋(SGFCB)作为纵向受拉筋时混凝土梁的受剪性能,进行了集中荷载作用下SGFCB混凝土梁的受剪承载力试验.试验参数为纵筋种类、构件剪跨比和纵筋配筋率.分析总结了SGFCB混凝土梁受剪破坏形态、受剪承载力和斜裂缝宽... 为研究钢-玻璃纤维复合筋(SGFCB)作为纵向受拉筋时混凝土梁的受剪性能,进行了集中荷载作用下SGFCB混凝土梁的受剪承载力试验.试验参数为纵筋种类、构件剪跨比和纵筋配筋率.分析总结了SGFCB混凝土梁受剪破坏形态、受剪承载力和斜裂缝宽度发展随上述试验参数的变化规律.试验结果表明:SGFCB试件梁的剪切破坏形态有斜压破坏、剪压破坏和非典型的剪压破坏3种,与钢筋混凝土梁的受剪破坏形态相似;剪跨比、配筋率和配箍率相同时,SGFCB混凝土梁受剪承载力和刚度均小于钢筋混凝土梁,斜裂缝最大宽度大于钢筋混凝土梁.在试验承载力结果基础上,拟合了SGFCB混凝土梁受剪承载力-剪跨比关系曲线.最后,提出了可用于设计的集中荷载作用下SGFCB混凝土梁受剪承载力计算公式,该公式具有较高的安全保证率. 展开更多

关键词 钢-玻璃纤维复合筋 受剪性能 试验研究 斜裂缝宽度

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新型纤维复合筋增强无砟轨道板变幅疲劳性能试验研究 被引量：2

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作者 杨洋 张志勤 +2 位作者 吴刚 曹大富 陆伟刚 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期111-119,共9页

为评估变幅疲劳对无砟轨道板疲劳性能的影响,通过试验测试了7块无砟轨道板,每块轨道板具有相等的横截面刚度,所使用筋材分别为钢-连续纤维复合筋(SFCB)、玄武岩纤维复合筋(BFRP)和传统钢钢筋;试验参数主要考虑荷载水平和加载顺序的影响... 为评估变幅疲劳对无砟轨道板疲劳性能的影响,通过试验测试了7块无砟轨道板,每块轨道板具有相等的横截面刚度,所使用筋材分别为钢-连续纤维复合筋(SFCB)、玄武岩纤维复合筋(BFRP)和传统钢钢筋;试验参数主要考虑荷载水平和加载顺序的影响。试验结果表明,SFCB增强的轨道板具有更高的疲劳极限,当荷载水平超过疲劳极限时,SFCB增强轨道板的挠度,裂缝宽度和应力仍处于受控状态;相比之下,传统钢筋和BFRP筋增强轨道板的疲劳寿命和刚度均显著降低;疲劳极限内,荷载加载顺序对SFCB和BFRP筋增强轨道板的疲劳性能影响不大,在此期间,疲劳损伤仍由最大荷载水平控制。 展开更多

关键词 无砟轨道板 钢-连续纤维复合筋(SFCB) 玄武岩纤维复合筋(BFRP) 疲劳极限 疲劳性能

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部分无黏结复合筋混凝土梁变形能力研究 被引量：3

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作者 高祥 孙泽阳 +2 位作者 孙运楼 何小元 吴刚 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第S01期20-26,共7页

钢-连续纤维复合筋(SFCB)由内芯钢筋和外侧复合材料(FRP)组成,具有高耐久、可控的屈服后二次刚度等优点。由于FRP的极限延伸率较低,SFCB混凝土构件的极限状态往往由FRP断裂应变控制。为了提高SFCB混凝土梁的变形能力,针对变化无黏结长度... 钢-连续纤维复合筋(SFCB)由内芯钢筋和外侧复合材料(FRP)组成,具有高耐久、可控的屈服后二次刚度等优点。由于FRP的极限延伸率较低,SFCB混凝土构件的极限状态往往由FRP断裂应变控制。为了提高SFCB混凝土梁的变形能力,针对变化无黏结长度的SFCB混凝土梁进行了试验研究,结合数字图像相关技术(DIC)测量了构件表面位移场,研究了无黏结长度对SFCB混凝土梁变形能力、承载能力的影响。结果表明:随着无黏结长度增大,SFCB混凝土梁的裂缝高度、宽度和间距逐渐增加,受压区混凝土将更早被压溃;SFCB混凝土梁的屈服后刚度与开裂后刚度的比值比较稳定,约为22%;跨中设置无黏结段后,跨中混凝土表面平均应变依然符合平截面假定;适当设置无黏结段有利于降低受拉筋材应变,提升SFCB混凝土梁的抗弯承载能力和变形能力。 展开更多

关键词 部分无黏结混凝土梁 钢-连续纤维复合筋(SFCB) 数字图像相关(DIC) 变形能力

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纵筋屈服后刚度对混凝土梁柱子结构抗连续倒塌性能的影响 被引量：3

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作者 秦卫红 刘昕煜 +2 位作者 惠卓 解鹏 黄振涛 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期21-31,共11页

为探究纵筋屈服后刚度对混凝土框架在中柱失效后结构连续倒塌行为的影响,进行4个1/2缩尺的两跨梁柱子结构拟静力加载试验。其中3个试件配置具有不同二次刚度比的钢-纤维复合筋,另有1个配置普通钢筋的试件作为对比。对复合筋试件和对比... 为探究纵筋屈服后刚度对混凝土框架在中柱失效后结构连续倒塌行为的影响,进行4个1/2缩尺的两跨梁柱子结构拟静力加载试验。其中3个试件配置具有不同二次刚度比的钢-纤维复合筋,另有1个配置普通钢筋的试件作为对比。对复合筋试件和对比试件的荷载/轴力-位移曲线、破坏模式、纵筋应变发展规律和各阶段的承载力进行分析比较。结果表明,梁机制阶段后,复合筋试件处于二次刚度和压拱复合机制阶段,与对比试件有较大不同。纵筋屈服后,复合筋试件各阶段的承载力较对比试件有明显提高。根据虚功原理,建立复合筋试件在梁机制阶段以及二次刚度和压拱复合机制阶段的承载力计算公式,且理论计算结果与试验值符合较好。基于理论计算公式揭示了纵筋的二次刚度比对试件抗连续倒塌承载力的影响规律,并根据分析结果提出复合筋的二次刚度比最大取值不宜超过0.30的建议。 展开更多

关键词 连续倒塌 钢-纤维复合筋 屈服后刚度 二次刚度和压拱复合机制 混凝土框架结构 二次刚度比

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SFCB珊瑚混凝土梁开裂性能及计算方法研究

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作者 周川川 陈爽 +2 位作者 吴辉琴 马瑞刚 韦丽兰 《广西科技大学学报》 2023年第2期38-44,共7页

通过对不同混凝土强度等级、钢-连续纤维复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)配筋率的珊瑚混凝土梁进行正截面抗弯性能试验,研究SFCB珊瑚混凝土梁的裂缝开展过程与规律、平均裂缝间距、最大裂缝宽度等,提出了SFCB珊瑚混凝土梁平均裂... 通过对不同混凝土强度等级、钢-连续纤维复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)配筋率的珊瑚混凝土梁进行正截面抗弯性能试验,研究SFCB珊瑚混凝土梁的裂缝开展过程与规律、平均裂缝间距、最大裂缝宽度等,提出了SFCB珊瑚混凝土梁平均裂缝间距及最大裂缝宽度的计算公式。结果表明:SFCB珊瑚混凝土梁裂缝宽度在加载初期发展缓慢,接近极限荷载时,纯弯端主裂缝宽度不断变大,梁最终发生弯曲破坏;增大SFCB配筋率,梁平均裂缝间距减小,而增大珊瑚混凝土强度等级,梁平均裂缝间距增大;随着SFCB配筋率的提高,梁最大裂缝宽度扩展逐渐减慢,抑制了裂缝的发展;提高珊瑚混凝土强度的等级,梁最大裂缝宽度变化较小;基于试验数据,提出了梁平均裂缝间距和最大裂缝宽度计算公式,理论值与试验值吻合良好。 展开更多

关键词 钢-连续纤维复合筋(SFCB) 珊瑚混凝土梁 平均裂缝间距 最大裂缝宽度

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