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2020 - 03 - 27
对疲劳试验机不了解属于正常现象,有人在看到这一名称时会萌生疑问,毕竟以疲劳二字命名的设备相对较少,未曾涉足该领域的人自然摸不着头脑。疲劳检测是该类设备始终在发挥的关键功效,也是促使准客户下决心购买的重要理由。鉴于大多数人属于初次使用疲劳试验机,故对其中涉及到的一些事项常常处于忽略状态。1、直接摒弃正确使用规程许多人察觉到疲劳检测获取的数据精准度差,极有可能是未按照正确规程操控疲劳试验机,导致其中的某项环节出现较大偏差,致使准确度大打折扣。疲劳试验机是有相应工作流程和规范的,未按照规则的实施行为会取得适得其反的结果,故不能掉以轻心。2、完全不采取相应维护措施使用疲劳试验机常忽略的事项包括维护措施的缺失,尽管大部分人能清楚意识到维护工作对使用期限的影响,仍然有少部分人完全不采取任何措施。即便疲劳试验机拥有合理构造与过硬品质,不善加维护也会成为一无是处的摆设,降低性价比。3、不及时记录试验数据在使用疲劳试验机时常常忽略的事项还包括对数据的错误记录,每个阶段的检测均会出具相应结论,此时理应及时记录在统一规定的位置。不建议凭借自身记忆力去推测疲劳试验机的数据,一旦出现遗漏或某位数标记错误,产生的后果将不堪设想。使用疲劳试验机常忽略的事项正如上文描述的那样,读完之后可与自身平时的表现相对照,将发现存在的不恰当之处比比皆是。疲劳试验机虽然扮演的是辅助设备的角色,但也要在合理使用的前提下加以运行,...
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2020 - 03 - 26
不了解疲劳试验机的普通民众不在少数,这属于接触机会少的正常现象,无需过于惊讶,唯有长期涉足该领域的人才会拥有完备认知。所有疲劳试验机在正式出厂后均会进行相应的疲劳检测,这也是该类设备存在的主要意义,一旦缺失将毫无作用。既然大家对该类试验机不甚了解,那下文会着重阐述常见的几大故障。1、测试数据不精准疲劳检测告一段落之后急需借助疲劳试验机的力量得到其相应结论,一旦数据和准确度有所偏离,甚至出现较大偏差,说明试验机本身存在问题。疲劳试验机的数据会影响到后续工作的全面开展,倘若出现数据失真的状况,恐怕会对使用者形成较大困扰。2、经常发生卡顿现象疲劳试验机的运行原本以平稳为主,当时长发生卡顿现象时,足以证明试验机内部的某个零部件可能存在松动问题,抑或该部件已脱落。不拆卸疲劳试验机无法定位到故障所在地,此时正确的做法是关停设备,联系专业操作工前来查看并修复。3、无缘无故停止运行疲劳试验机有时会无缘无故的停止运行,且既没有停电现象,也不存在错误操作的问题,原因可能是疲劳试验机的某处连接线路被烧坏。除了检查存在问题的具体位置,还得明确电压和电量是否影响了线路运行,答案若是肯定的要及时处理。许多消费者把全部目光集中在疲劳试验机的选购上,恰恰忽略了这类设备可能出现的故障类别,这种态度是不可取的,急需扭转和重塑。即便疲劳试验机出自正规厂家之手,也难以彻底杜绝故障和问题的发生,明晰自我认知才是理应秉持的态...
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2020 - 03 - 19
据悉目前可靠专业的疲劳试验能够有效测定金属拉伸变形的负荷能力,而其金属材料的使用寿命也可以从这种疲劳试验之中得以得知,因此目前高标准的疲劳试验机已经成为了许多技术开发之中所应用的重要设备。而如今为了保证疲劳试验机的检测效果精准并且实际检测流程专业,则需要针对疲劳试验机的具体情况合理选择。1.看其检测的效率和频次在产品疲劳性能检测过程之中所面临的频率较高,通常情况下优质的金属材料更会面临着数十万次的检测需求,因此在疲劳试验过程之中,如何缩短每一频次之间的时间并且降低费时更为重要,才能够让这种高标准的疲劳试验机在企业生产之中得到更好的利用。就此而言挑选专业的电子式疲劳试验机时,则需要考虑到其实验的时间和其效率,针对材料的情况考虑其检测的具体性能和品质。2.探寻模拟环境的情况和数据精准度根据不同的测试方式实现灵活的数据检测和其技术测定,才能够有效的测定其金属材料之间的应用需求,因此电子式疲劳试验机更应当有效的模拟各种环境和其拉伸变化,让其金属材料的设定更符合日常生产的需求。与此同时靠谱的疲劳试验机也应当具备更加专业的数据传输通道,能够快速的进行数据存储和校验,才能够让这种可靠的疲劳试验机的数据更具参考价值。简言之选择靠谱的疲劳试验机则需要考虑到其技术应用的各种要点,而针对疲劳试验的时间和其检测的实际结果进行合理的选择,才能够让高标准的电子式疲劳试验机发挥更好的技术效果,以简单的操作模式有...
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2020 - 03 - 13
材料和零件的动态性能测试是目前尤为常见的技术,而在其产品的生产和装配过程之中进行材料的动态和静态吸引能检验也尤为关键,因此目前高标准的疲劳试验机则有效的提高了其疲劳试验的精准度和有效性。而根据其本身的运转方式和相应的检测标准可知,该种高品质的疲劳试验机通过各项升级实现了更可靠的服务品质。1.控制器的信号处理更专业根据数据原理和技术分析可以发现,目前高标准的电子式疲劳试验机具备更加专业的控制器,其本身的全数字动态控制方式有效的实现了各种命令信号的传输,让其高速数字运算有效的提高了其运转的可靠性。与此同时可靠的疲劳试验机具备着更加专业的信号测量部件,以高性能模拟组件作为基础有效的丰富了其本身数据检测的可靠度。2.控制幅度补偿更有效在检测过程之中相应的控制幅度和其操作方式需要进行有效的矫正和调整,而如今专业的电子式疲劳试验机则能够通过可靠的控制幅度补偿方式来提升其反馈的效果。就此而言可靠的疲劳试验期通过专业的位移复合采样方式进行调整,让相关的控制方式能够得到平稳的切换,从而解决各种测试过程之中的差异,让高标准的疲劳试验机有效的提升其数字控制的质量。简言之高标准的疲劳试验机为其本身疲劳试验的检测带来了更好的标准,而专业的修正功能也提升了其检测的质量,通过后续可靠的数据传输渠道有效地解决了其数据传输的需求,让相关的系统测试精准度和稳定性得到了全面的提高,为现如今的疲劳试验带来了更加精准有效的...
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2020 - 03 - 11
材料性能的检验是进行其寿命评估和其技术开发的重要基础,而其材料的后续应用和各种零部件的维修频率等都需要依赖这种参数,因此通过靠谱的疲劳试验机进行各种产品的疲劳试验也是生产加工中重要的一环。而如今高标准的疲劳试验机为金属加工疲劳试验带来了科学的模式,其本身的测验方式和其使用体验也有着一定的特色。1.多项参数共同测验据悉目前各种金属原件所加工的应用情况和冲击力更加复杂,所面临的各项冲击力和日常的弯折情况都有着更多的挑战,而如今专业的电子式疲劳试验机则能够实现多种参数共同测试的新型模式。根据金属材料的使用情况和相应的原件特点进行更加专业有效的测试,能够对其运行的情况和相关的操作效益进行科学的检验,通过简单的结构和更为精湛的工艺实现各种参数性能的快速检测。2.操作简单并且维护便利在疲劳实验的过程之中必然会面临着高频次的操作需求,由于测试产品的性能不同和厂区环境的差异性,该种高标准的疲劳试验机已经精简了其安装的结构,科学精简的结构模式让其本身的维护和安装应用更加便利简单。就此而言可靠的电子式疲劳试验机减少了后续繁琐的安装步骤,让后期的维护和保养也拥有了更为便利的方式,借助可靠的实验技术为相应的产品性能检验带来了更高的经济效益。简言之别具特色的疲劳试验机电子式的调节方式也能够精准的得知数据并且进行参照,让这种可靠放心的疲劳试验机有效的进行系统测量并且得知相关的数据。与此同时这种可靠的疲劳试验机...
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2020 - 03 - 11
疲劳试验机的服务对象为各色金属和合金材料,特别是经过长时间研制出来的新型材料,需要借助该辅助工具明确材料的突出特性和不可知的优势。复合材料疲劳试验机的适用范围一向颇广,单从其名称的表述上就能明确获知这一点。该类试验机囊括的客户类别有针对性,之所以会将其纳入选购范畴,具体理由值得深入探究。1、免维护的电机使用寿命长对称拉伸疲劳试验机内部安装了几乎免维护的电机,熟悉这类设备的操作工深有体会,在该类电机的持续协助下,整个试验机的运行时长得到了进一步延伸。换言之,疲劳试验机的使用寿命远超传统观念内的普通装置,这个结论比较之后会被验证。2、升级后的试验机噪声分贝低疲劳试验机始终处于不断升级的状态,像此前安装的试验机不仅体型过于笨重,开关一经启动,发出的噪声将充斥在整个屋子内,令操作人员敬而远之。而升级后的疲劳试验机在构造上做了微调,弱化了某些部件的作用,将噪声分贝控制在合理水准。3、不受外界阻力的过多干扰疲劳试验机在正常的运行过程中都会或多或少的遭遇到阻力影响,若试验机本身的抵御能力不足,很容易在阻力的干扰下发生紊乱或停滞情形。好在疲劳试验机早已做好了这方面的应对,即便在诸多阻力的包围下依然能按部就班的运作。眼光独到的消费者不会被疲劳试验机的外表蛊惑,会在专业人士的点拨下认清试验机的各种优势,再与自身需求进行匹配。上文表述的内容大致概括了消费者选择疲劳试验机的理由,从中不难看出该类装置的重要...
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2020 - 02 - 27
疲劳试验机对于金属类物料的判别起着至关重要的作用,没有该装置的协助,很多参数的获取上将违背精准原则,不利于后续工作的开展。电子式疲劳试验机在市面上兴盛的时间较长,印证了消费者对该类试验机的青睐,有助于推动销售范围的拓展。无论哪一类试验机的制造商,均希望在短时间内明晰客户挑选的重点。1、各个零部件的实际更换频率高低温疲劳试验机无惧场景中温度的骤升骤降,与其良好的环境适应能力有着脱不开的联系,客户在探究过程中会考察各个零部件的更换频率。这样概括可能比较隐晦,简言之,客户希望获知的内容是疲劳试验机的耐用度,即故障出现的几率。2、规定的运行时间内所耗费的功率大小客户会专门就疲劳试验机所耗费的功率展开询问,毕竟采购该装置的客户大都来自工业领域,每天有严格规定的生产制造时间。若能知悉疲劳试验机在单位时间内耗费的功率偏小,客户就能放心大胆的提高购置的数量,核算的成本会得到压缩。3、售价的高低和使用期限的长短客户还会具体问询疲劳试验机的实际售价,以及正常运行范围内的使用期限,对这部分内容的探究主要是为了明确其性价比的高低。若疲劳试验机售价过于高昂,可使用的时间却非常有限,这对于客户而言未免有些得不偿失,不利于利润的整合。但凡知晓了客户看重疲劳试验机的三方面内容,便明晰了客户考察的重点和难点,有不到位之处能迅速做出调整和修正,以应对客户轮番的提问。本文应该能给予疲劳试验机厂家一定启发,不能只顾着生产...
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2020 - 02 - 27
疲劳试验机测试的内容为多个方面,能够帮助使用者形成清晰的认知,进一步明确所测试材料的性能,做好定性工作。对称拉伸疲劳试验机的操作流程得以全面简化,仅通过几个简单的按钮方可实施拉伸操作,全程耗费的检测时间相对较少。迫于同行竞争的压力和客户采购需求的多元化,该类试验机顺利进行了多个方面的升级。1、密封圈的密闭性有所提升复合材料疲劳试验机在测试过程中需要蓄积到一定的能量,普通密封圈难以满足这项要求,故做了密闭性处理,出具的密封圈能严密贴合在接口处。如此一来,疲劳试验机将在较高的密封环境中完成各项测验,获取的数据才符合精准和可参考属性。2、电机可不间断循环使用升级后的疲劳试验机内置了几乎不用维护的电机,原先设备中的电机不仅体型大,还时常出现隐性故障,令生产作业不得不停下来,多次造成工期的延误。而现如今的疲劳试验机拥有可循环使用的电机,既不用在维护阶段耗费大量心力,又促进了寿命的增长。3、操作按钮的分布更为人性化升级后的疲劳试验机更加注重设置的人性化,就拿操作按钮的分布距离,尽可能缩减了按钮的个数,以防操作者在不知情的状况下按错。疲劳试验机还赋予了按钮多种功能,消费者无需来回切换就能达到想要的操作目的,令使用者受益无数。升级后的疲劳试验机保留了原有设备的精华,对被视为糟粕的部分做了全方位改进,其中加入了不少消费者关注的功能。正是由于疲劳试验机生产厂家懂得审时度势,精准把控客户需求的变化和着眼...
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2020 - 02 - 27
在各种金属合金构建的设计加工过程之中,基于产品的性能实现精准的检测尤为关键,特别是一系列高精尖的零件,更需要通过高品质的疲劳试验来得知其产品技术情况。而该种疲劳试验机的日常使用寿命和功能也会直接影响到其检测数据的结果,因此需要采用科学的方式维护疲劳试验机检测的精准性。1.定期更换油滤滤芯液压油是保证疲劳试验机正常运转并且降低系统磨损的重要介质,而在长期的金属检测过程之中,相应的油路滤芯和液压油会产生一定的污染及本身的杂质,会对其设备造成磨损影响检测的精准度,因此在长期的使用之中也应当定期的更换滤芯放掉存油。与此同时日常应用中也应当检查油路滤芯的磨损情况,防止污染物进入伺服阀之中,才能够让这种高标准的疲劳试验机润滑效果和检测效果大幅度提升。2.定期检验液压油和零部件液压油在长期的使用之中会消化造成油缸的磨损,而定期的进行液压油的检查和油品化验并且进行更换,才能够让这种高品质的疲劳直验机长期使用不停机。与此同时,在日常使用之中相应的零部件损坏也可能会影响到产品的寿命,因此定期的进行其疲劳试验机零部件的检查保证电气信号和液压系统的稳定性,才能够确保这种高标准的液压试验机操作安全稳定。总之科学的维护方式能够提升液压试验机的使用效果降低零部件的磨损,而在其早期磨损时就应当加强对其细节的维护和保养。与此同时在早期察觉到其本身磨损情况时,则应当积极的准备零部件在损坏时快速的进行更换,也能够让这种...
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2020 - 02 - 19
金属材料的抗疲劳性能是影响其寿命和其应用部位的关键,而在一种特殊产品的开发过程之中,更需要进行产品的疲劳试验和其数据分析。而如今高标准的疲劳试验机则为相应的产品技术企业也带来了科学的模式,可靠的检测方式更是为现如今的金属实验带来了更多的好处。1.能够让大批量反复性的实验更可靠据悉现如今专业的电气系统搭配稳定的计算机操控模式让其实验机的操作更加稳定,而这种品质可靠的疲劳试验机也能够有效的进行材料疲劳性能的检测通过其专业仪器的控制实现反复循环试验。对于厂区大批量的抽样检查和其产品的性能调整之中,这种高标准的疲劳试验机能够快速高效的进行检测,其本身的专业实验过程更加可靠数据精准,同时也能够让其测控系统的操作更加顺畅稳定并且数据更具价值。2.能够快速获取数据得知内容疲劳试验中相应的计算机系统能够及时的进行频率和其检测情况的记录,而高标准的疲劳试验机也能够通过不同的力学测试方式得知相关的数据结果,让其控制精度和相关的测控内容得到更好的落实。就此而言应用品质可靠的疲劳试验机更能够快速的得知各种检测的数据结果,保证精准的数据内容符合其检测的应用需求,让这种高标准的疲劳试验机数据能够获得更好的利用度。总之高品质的疲劳试验机能够提高反复循环试验的能力等具体的操作效果,同时也能够快速的记录得知科学的数据结果获得更科学的分析内容,让这种品质可靠的疲劳试验机提升其检测的精准度和其数据的可用性。就此而言将这...

玄武岩纤维与碳纤维加固混凝土圆形柱抗震性能比较研究

日期: 2017-11-20
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玄武岩纤维与碳纤维加固混凝土圆形柱抗震性能比较研究

                         吴刚  顾冬生   吴智深                                             蒋剑彪'

(东南大学土木工程学院南京210096)                                     (北京特希达科技集团北京100011)

胡显奇

(横店集团俄金玄武岩纤维有限公司上海200940)

摘要:玄武岩纤维由于其良好的力学性能、较好的稳定性和较低的价格使其在土木工程中的应用前景广阔,但目前玄武岩纤维在土木工程中应用的相关研究还极少。通过对连续玄武岩纤维丝束缠绕与碳纤维布加固混凝土圆形柱抗震性能的对比试验,对FRP种类和用量对加固效果的影响进行了研究。研究结果表明,这两种纤维加固都可以有效地提高混凝土圆柱的抗震性能,而玄武岩纤维性价比更好。

关键词:混凝土圆柱  连续玄武岩纤维   抗震加固   延性

COMPARATTVE STUDY ON SEISMIC PERFORMANCE OF CIRCULAR CONCRETE COLUMNS

STRENGTHENED WTTH BFRP AND CFRP COMPOSITES

                                                                Wu Gang Gu Dongsheng Wu Zhishen                                                           Jiang Jianbiao

                                         (Collge of Civil Eninering, Southeast University Nanjing 210096)                          ( Bejjing Texida Technology Group Beijing 1001)1

Hu Xianqi

(Shanghai Russia & Gold Basalt Fiber Co., Ltd. Hengdian Group Shanghai 200940)

Abstract : Basalt fiber is expected to be widely applied in civil engineering for is fine mechanic performance, good stabilityand comparatively low price. However, there is sill litle research in the aspect concerning with the application of basatfiber in eivil Engineering. Comparative test on the seismic performance of circular concrete column strengthened with basaltfiber reinforced polymer ( BFRP) and carbon fber reinforced polymer (CFRP) was conducted. The infuence of fiber typeand fber amount on the strengthening ffeet was discussed. Test results show that BFRP and CFRP can both obviouslyimprove the seismic performance of circular concrete colunns , and more, BFRP has higher raio of performance to price.

Keywords : circular concrete columns   continuous basalt fiber scismic   retroft ductility

 

0引言

纤维增强复合材料(FRP)在土木工程特别是抗震加固中得到越来越广泛的应用。目前在工程中用的比较多的FRP是碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFRP),其中尤以CFRP在工程领域中的应用最多,但价格相对较高,而且碳纤维原丝基本依赖进口。GFRP和AFRP价格便宜,力学性能比CFRP差,且有些物理性能不理想,影响了其应用。

连续玄武岩纤维( Continuous Basalt Fibre简称CBF)是前苏联经过了30多年研究开发的高科技纤维,是以天然的火山喷出岩作为原料,将其破碎后加人熔窑中,在1 450~ 1500C熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板制成的连续纤维。它与碳纤维、芳纶等其他高科技纤维相比,具有很多独特的优点,如力学性能佳,耐高温性能好,可在- 269~ 700C范围内连续工作,耐酸耐碱,抗紫外线性能强,吸湿性低,有更好的耐环境性能等优点,因此很有发展前景,尤其是最近几年,中国也有了CBF的批量生产,开始重视BF的推广应用[1-31)

1、碳纤维和玄 武岩纤维比较

图1示出玄武岩纤维与碳纤维性能的比较,其中碳纤维片材的拉伸强度标准值3 500MPa左右,弹性模量235CPa左右,极限拉伸应变1.5%左右。连续玄武岩纤维1是根据厂家早期的玄武岩纤维无捻粗纱纤维丝束材性试验测得的力学指标4,也是本试验所采用的材料,其拉伸强度1 835MPa, 弹性模量92GPa左右,极限拉伸应变1 .99%左右。连续玄武岩纤维2表示最近厂家稳定生产后一批玄武岩纤维布的力学性能,拉伸强度2 332MPa,弹性模量06GPa,极限拉伸应变2.4%左右。从图1中可以看出,碳纤维的强度和弹性模量比玄武岩纤维高,在抗弯抗剪加固中碳纤维更有优势,但玄武岩纤维的拉伸应变要比碳纤维高,故在缠绕加固混凝土柱提高其延性等抗震性能方面更有优势,因此,首先进行了玄武岩纤维加固混凝土圆柱抗震性能的试验研究,并与碳纤维加固进行了比较。

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2试件设计及加固方案试验中钢筋混凝土圆柱的直径360mm,试件总高度1 600mm,呈工字形,底部墩子起固定作用,柱区段长度800mm,混凝土立方体抗压强度平均值4.3MPa,纵筋12中25mm,屈服强度382 . 4MPa,箍筋6@150,箍筋屈服强度319.8MPa;试验时轴压力为1200kN。为了防止试验时柱根部与底座交界刚度突变处过早破坏、变形集中等,柱根部100mm范围内对纵筋、箍筋配置给予了特别加强(此区段不作为试验区段),则试验柱的有效长度为700mm。并且附加缠绕3层CFRP给予特别加强。粘贴纤维前,将试件表面打磨平整,清除浮渣、灰尘,依次均匀涂刷底涂、找平层,粘贴、缠绕加固纤维,图2示意了玄武岩丝束缠绕加固操作过程,缠绕中严格控制质量,确保纤维丝柬均匀分布、均匀浸透树脂胶体。待胶体完全固化后,进行试验,各试件基本试验参数及加固情况见表1。本文所列试件为课题组FRP抗震加固系列试验研究中的一部分,试件更详细情况可参见

本文进行了4个试件的试验。其中一个未加固试件作为标准柱,1层和4.5层CFRP布材包裹加固柱各一个,CFRP性能根据同批产品拉伸试验得到,强度为3 945MPa,弹性模量为249.6GPa,极限延伸率为1.52%。玄武岩丝束缠绕加固柱1个。主要研究不同力学性能的纤维对于钢筋混凝土圆柱抗震性能的影响,讨论纤维用量和种类对于加固柱的破坏形式、耗能能力、位移延性等的影响。试验装置见图3。

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3试验结果及分析3.1试件的破 坏形态试件的破坏模式如图4所示,未加固墩柱为典型的脆性剪切破坏(图4a)。当加固量较小时(1层CFRP加固的柱CL1- 1.0C),加载过程中柱身首先出现斜向的剪切裂缝,柱身局部纤维发生断裂,随着侧向位移的不断增加,CFRP发生大范围断裂,试件失去承载能力,为弯剪破坏(图4b),当FRP加固用量较大时,柱身的FRP直接承受剪力,并对混凝土提供有效的约束,避免了剪切破坏的发生,最后加固试件都发生了塑性铰区约束失效的弯曲破坏,4.5层CFRP加固的柱CI2和BFRP加固的柱CI3破坏均属此情况(图4c、4d)。

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3.2 荷载位移曲线

各试件的峰值荷载、极限位移及侧向位移角见.表2。其中,峰值荷载为整个加载过程的最大水平荷载,极限位移定义为试件破坏或水平荷载下降至0.85倍峰值荷载时所对应的侧向位移,侧向位移角定义为极限位移和柱有效高度的比值,试验结果取正反方向的平均值。

图5给出了各试件的滞回曲线,可以看出:未加固柱过早发生剪切破坏,极限位移极小,延性极差,耗能能力低;1.0层CFRP加固的柱发生了弯剪破坏,相对于未加固柱延性有所增强,但最终还是发生了脆性的剪切破坏;对于弯曲破坏的柱CL2-4.5C和CL3-BF,延性很好,滞回环饱满,耗能能力强;比较CL2-4.5C与CL3- BF,两者的滞回曲线比较接近,表明CBF丝束缠绕对圆柱的抗震加固与CFRP布包裹加固对抗震性能提高都非常有效。

 

玄武岩纤维与碳纤维加固混凝土圆形柱抗震性能比较研究

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3.3   不同参数下FRP应变特性及发展规律

在试验时,每个试件柱身4个对称面上从柱底150mm起,沿高度间隔50mm均匀布置应变片,以监测FRP应变特征及发展规律,应变片布置详见图6。图7为柱4.5层CFRP加固的试件南面测点F13~ F16应变和位移延性系数的关系,可以看出,从柱底向上应变逐渐变小,基本呈线性分布,到10 倍位移延性系数时侧向承载力衰减比较严重,柱身应变的规律也有所变化。图8为BFRP加固的试件CL3- BF南面测点F16 应变和侧向位移的关系,可以看出,随着位移增大,应变不断变大,并且当位移回归为零时残余应变也不断变大。图9为弯剪破坏柱CL1- 1.0C和弯曲破坏柱CL2-4.5C在侧向位移18mm时,南面测点应变分布,可见发生弯剪破坏的柱CL1-1.0C柱身中部FRP应变大于柱底,而发生弯曲破坏的柱CL2-4.5C柱底应变大于柱身应变,最后破坏时也是柱底纤维首先破坏。

玄武岩纤维与碳纤维加固混凝土圆形柱抗震性能比较研究


玄武岩纤维与碳纤维加固混凝土圆形柱抗震性能比较研究 

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当CFRP用量较小时,CFRP对混凝土的约束和对裂缝的限制作用不大,故混凝土裂缝开展迅速,相应地,CFRP应变增长也很快,如图10中柱CL1 -1.0C柱身平均应变和位移关系曲线所示。当CFRP用量较大时,CFRP加固柱的受剪承载力得到提高,核心区的混凝土受到较强的约束。总体上,CFRP应变发展较为缓慢,而且基本稳定在某一固定值左右,对于BFRP加固的试件CL3- BF,纤维应变发展规律和试件CL2 -4.5C基本相同。

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3.4 滞回耗能分析

图5给出了各试件的滞回曲线,可以看出:未加固柱发生剪切破坏,极限位移小,延性差,耗能能力极低;1.0层CFRP加固柱抗震性能有所改善,但最后破坏形式为剪切破坏;试件CI2-4.5C、CL3- BF发生弯曲破坏,延性好,滞回环饱满,耗能能力强。对试件抗震耗能性能可以通过计算荷载-位移曲线下所包围的面积来评估。本文对4.5层CFRP加固试件和BFRP加固试件每次位移加载下第一个滞回环的面积进行了计算,以对比研究两者的滯回耗能性能。由图11可见,这两个试件的耗能性能基本相当,只是在侧向位移达到48mm时曲线稍有差别。从试验的滞回曲线可以看出,当侧向位移达到48mm时,两个试件的侧向承载能力都有明显的下降,对于BFRP加固的试件侧向承载力的衰减稍好于4.5层CFRP加固的试件,体现出在相同侧向约束刚度情况下,BFRP在混凝土圆柱抗震加固中也能有很好的抗震耗能性能。

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图12为试件CL2-4.5C和CI3-BF有效粘滞阻尼系数β比较,β计算方法见参考文献[4]。可以看出,在约2倍屈服位移之后,相同位移等级下,玄武岩纤维加固试件有效粘滞阻尼系数稍好于4.5层CFRP约束试件。

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4 FRP 加固混凝土柱承载力计算

4.1受弯承载力计算

加固柱受弯承载力的计算方法比较成熟5)。关键是选用合适的FRP约束混凝土的应力-应变关系模型(6,] ,然后可用条带法进行非线性分析8,或者选用目前一些通用的非线性分析软件,如OPENSEES(9]。图13给出了计算得到的CL2-4.5C和CL3- BF的弯矩-曲率曲线,可以看出,计算的受弯承载力与试验值符合较好,CL3- BF和CI2 -4.5C的弯矩-曲率曲线较为接近,这也与试验结果比较吻合,基于该弯矩-曲率曲线可以系统分析各种参数对加固效果的影响。

4.2受剪承载力计算

FRP加固钢筋混凝土圆柱抗剪承载力V计算公式一般采用简单叠加形式,即在钢筋混凝土圆柱抗剪承载力Vec的基础上,叠加FRP对加固柱抗剪承载力V; 的贡献,表达形式为:

V=Vrc+Vf       (1)

对于柱身全包FRP加固时,V;可由式(2)计算:

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其中,Pr为FRP配纤率,当采用柱身全包FRP加固时ρ:=2nrtID,nt为FRP层数,1为单层FRP厚度, D为圆柱的直径,E,为FRP弹性模量,θ为斜裂縫与柱轴线的夹角,一般偏保守地取为45°,εp为FRP有效拉应变。

计算抗剪承载力的关键是有效拉应变的确定,其取值与截面形式、FRP种类、破坏模式等很多因素有关,对BFRP加固时ε。的取值需要进一步系统研究,但在目前BFRP抗震加固试验数据较少的情况下暂时可以参照规范确定10。

5结论

根据CFRP布材包裹与BF丝束缠绕加固墩柱的试验对比情况,可以看出:BFRP加固能显著提高混凝土圆柱的抗震性能,特别是其价格要比CFRP便宜得多,所以在抗震加固中比CFRP有优势,值得推广应用。

参考文献

1胡显奇,申屠年.连续玄武岩纤维在军工及民用领城的应用.高科技纤维与应用,2005(12)

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