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技术文章 TECHNICAL ARTICLES
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2020 - 06 - 19
人们在使用弹簧试验机之前先要进行选型,因为不同的人对设备的参数要求不一样,所以要根据这些标准和要求选择型号合适的设备是非常重要的一件事。因此使用人员要学会按照下面几个选型方法进行正确的选择,只有采取严谨的态度选择合适的设备才能够真正的发挥其作用。一、选择合适的量程在选择弹簧试验机的时候,量程的范围应该覆盖所需要测试的弹簧的弹性的数据。选择这样量程的弹簧试验机测量的话,所得出的结果是非常准确的,使用起来也更为方便,而且这样也对设备的维护有好处。二、选择精度等级现在国内所使用的弹簧试验机精度一般分为两种级别,如果只是测试一般的弹簧则建议选择普通京都的就已经足够了,因为精度越高就越贵,选择合适的设备既不耽误测出的数据准确性又能节省费用。高精度弹簧试验机厂家还介绍如果是用来科研的时候对弹簧做分析的,那么就可以选择精度更高的,而目我们国家相关技术水平已经非常的高,所以相关产品的精度等级是可以满足消费者需要的。三、选择分辨率和动态性能只有选择分辨率大小合适的弹簧试验机才会更有利于测量以及解析弹簧数据,因此分辨率的大小可以作为选型的一个标准。在某些情况下,弹簧试验机品牌产品的有效分辨率和其呈现出来的动态性能存在着一定的矛盾,所以在选型时应该试着找到其中的平衡,两个参数都应该要共同综合做参考并找到更佳的选择方案。以上就是弹簧试验机的选型方法所包括哪几个方面,另外,如果购买新的设备,那么除了参考这些...
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2020 - 06 - 19
人们在使用弹簧试验机之前先要进行选型,因为不同的人对设备的参数要求不一样,所以要根据这些标准和要求选择型号合适的设备是非常重要的一件事。因此使用人员要学会按照下面几个选型方法进行正确的选择,只有采取严谨的态度选择合适的设备才能够真正的发挥其作用。一、选择合适的量程在选择弹簧试验机的时候,量程的范围应该覆盖所需要测试的弹簧的弹性的数据。选择这样量程的弹簧试验机测量的话,所得出的结果是非常准确的,使用起来也更为方便,而且这样也对设备的维护有好处。二、选择精度等级现在国内所使用的弹簧试验机精度一般分为两种级别,如果只是测试一般的弹簧则建议选择普通京都的就已经足够了,因为精度越高就越贵,选择合适的设备既不耽误测出的数据准确性又能节省费用。高精度弹簧试验机厂家还介绍如果是用来科研的时候对弹簧做分析的,那么就可以选择精度更高的,而目我们国家相关技术水平已经非常的高,所以相关产品的精度等级是可以满足消费者需要的。三、选择分辨率和动态性能只有选择分辨率大小合适的弹簧试验机才会更有利于测量以及解析弹簧数据,因此分辨率的大小可以作为选型的一个标准。在某些情况下,弹簧试验机品牌产品的有效分辨率和其呈现出来的动态性能存在着一定的矛盾,所以在选型时应该试着找到其中的平衡,两个参数都应该要共同综合做参考并找到更佳的选择方案。以上就是弹簧试验机的选型方法所包括哪几个方面,另外,如果购买新的设备,那么除了参考这些...
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2020 - 06 - 23
作为高频次的试验设备,疲劳试验机在日常的使用中难免会需要进行侧重点的维修保养等。而为了更正规地完成相应的维修保养工程,评价高的疲劳试验机一定会进行针对性的培训,尤其以下维修保养的重点,知名度高的疲劳试验机厂家都会做具体介绍。一、油路滤芯需要定期清洗油路滤芯会沉淀很多的变质油,从而在具体的实验中对金属造成污染,所以电子式疲劳试验机会做一定的提醒,定期的更换系统流入中的滤芯,意识的放掉存有,从而更好的避免故障的产生,保障伺服阀的运行正常。二、相关物件的定期更换因现如今高低温疲劳试验机功能的不断提升,其的使用能够满足不间断的运用,而要想承载高压力的使用需求,很多损耗的配件是需要在保养中定期了解并更换的。例如伺服阀、密封圈、滤芯等常见的损耗物品都需要根据其的使用寿命来及时的更换。三、定期的清洁疲劳试验机很多零部件的清洗能够为其的使用寿命和检测准确达成助力,尤其例如伺服阀等各种核心的设备一定要在检测结束后在干净、相容的容积中清洗,只有如此才能保障其的使用成本更划算。作用大的疲劳试验机,现如今的优势非常的明显,就根本而言其对于安装维护的要求也变得越来越简单,例如后续的电机维修等越来越不必要,其整体综合的维修成本几乎为零,但是日常的操作要准确化落实。尤其部分的零部件需要了解其的使用寿命,以便及时更换,不会对其的使用造成任何的影响。就根本而言标准化的使用,才能够保障品质佳的疲劳试验机作用的有效发挥...
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2020 - 06 - 30
任何的机械设备对其中所使用的弹簧的要求是非常高的,所以生产或研究当中要用弹簧试验机对其相关参数进行检测从而随时掌握相关数据。为了保证弹簧试验机性能随时稳定不受影响,所以有下面三个注意事项要多加留意,操作人员要严格的执行这些细节和要求。一、注意轻拿轻放由于弹簧试验机属于非常精密的设备,尤其是其中的位移传感器是测量光、机、电的装置,所以使用人员平时不能够随意的对其进行拆卸,更不能撞击,因为任何一点细微的差别都会造成测量结果发生巨大的变化。因此在使用弹簧试验机时要做好减震措施,不要在操作的时候突然松手以免造成剧烈的震动。二、注意定期进行润滑及清洁保养在弹簧试验机当中的升降齿条相关的部位运行的时候是不停的需要运转的,所以要经常添加润滑油并每天做检查。在弹簧试验机品牌产品开机运转时若听到机器里面发出异常的响动,这时应该选择立即关机并断开电源进行检查,有必要的话应该请专业人员来进行维修,确保无误之后才能继续开机使用。三、注意检查储存量通常弹簧试验机内部容量是有限的,数据满了之后再次使用设备则之前的数据就会丢失掉,而往往有些数据今后都需要使用到,不能随意丢失。所以弹簧试验机生产厂家提醒在每次使用时先检查一下,并且每次使用完成之后先做保存并养成这样的习惯,如此就不会造成难以挽回的后果。以上就是弹簧试验机的三个使用注意事项,另外,考虑到它属于精密设备,所以防灰尘的基本维护是不可缺少的。还有使用了一年...
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2020 - 05 - 19
如今市面上的扭转试验机的产品类型众多,各种产品在性能、功用及质量上都有着很大的区别,用户在选购卧式弹簧扭转试验机时需要从多个方面进行思索。毕竟不同种类的扭转试验机其应用的侧重点也是不同的,下面就一起来了解一下选购扭转试验机要考虑的几种方面,希望能够协助用户更好的应用产品。一、应用范围扭转试验机普遍应用于各种金属、非金属及复合资料,如木材、塑料型材、电线电缆、纸张、薄膜、橡胶、医药、食品包装资料、织物等进行拉伸性能指标的测试。同时可依据用户提供的规范定做各种实验数据处置软件和实验辅具。数字显现电子实验机合适于只求力值、抗拉强度、抗压强度等相关数据的用户,如需要取较为复杂参数,扭转试验机是更好的选择。二、使用性能扭转试验机不用油源所以更清洁,使用维护更便当;它的实验速度范围可进行调整,便当加配相应安装来做各项资料力学实验能够做到一机多用。扭转试验机主要采用伺服电机作为动力源,丝杠、丝母作为执行部件,完成实验机挪动横梁的速度控制。三、构造特性扭转试验机主要采用高压液压源为动力源,采用手动阀、伺服阀或比例阀作为控制元件进行控制。普通实验机只能进行人工手动完成加载,属于开环控制系统受价钱要素的影响,扭转试验机普通采用液压压力传感器。而扭转试验机则是采用伺服阀或比例阀作为控制元件进行控制。总而言之,选购扭转试验机要考虑的分别有应用范围、使用性能以及构造特性,毕竟同一类产品在这些方面会有很多的差...
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2020 - 05 - 28
现代技术日新月异,各行业的设备也逐渐升级,其中测试或试验设备就是典型代表。现有应用的测试或试验设备类型多样,比如疲劳试验机。据统计,一台疲劳试验机的工作时长大约为1000个小时,可以连续24小时运作。高强度的运转在一定程度上损伤机器寿命,这也就要求我们需要进行日常护理,减少损耗,延长使用寿命。第一、疲劳试验机的操作细节操作疲劳试验机时需要格外注意操作细节,才能减少对试验机的损害。具体操作细节如下:1. 进行实验前,首先需把夹头至中间合适位置,为试验过程创造足够的试验空间来提高成功率;其次,检测急停按钮是是否能正常使用。2. 实验过程中,一旦出现异常情况,需即刻按下急停按钮,暂停试验,确认异常原因并解决后才可继续试验;整个实验过程中,疲劳试验机一定使用单独的电源,且具备漏电短路功能。3. 实验必须配备接地措施,保证安全性和减少周围大型用电设备对试验机的干扰。第二、疲劳试验机的维护保养对于疲劳试验机的维护保养是日常进行的工作,但是也对延长试验机的寿命起着巨大的作用:1. 日常防水防潮,尽量保持机械的干燥清洁。试验机的重要机械结构,在潮湿期间,裸露在空气中的器械零件以及长期不用的辅助零件,需时常涂抹防锈油,避免生锈和减少磨损,延长试验机使用寿命。2. 应保持夹具钳口和相对平滑表面的整洁,减少磕碰;要立即清理残留在钳口中的碎片;假如堵塞了钳口尺部分,需使用软刷蘸取汽油进行清洁,万万不能使用...
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2020 - 06 - 05
疲劳试验机是一种广泛应用于许多行业的设备。长期使用后容易造成故障,需要平常注意维护才能减少故障次数和延长寿命。由于某些用户还不知道如何维护和处理疲劳试验机的故障,本文就从日常的故障的应对方法出发,剖析一下。1. 清洁问题清洗测量仪器是一项必要的工作,因为如果测量仪器上有太多的灰尘,将会干扰测量数据,无法保证测量数据的准确性。因此,操作员必须注意疲劳试验机的清洁,以确保试验机的测量结果。2. 样本问题疲劳试验机测量过程中的问题是样本选择错误,导致测量过程中出现各种问题,无法满足标准测量要求,导致最终数据不准确。因此,在测量前,用户必须注意样品的选择,以确保所选样品不会与标准样品不一致,影响最终测量结果。3. 设备测量问题设备测量误差主要由测量过程中的许多误差引起,如夹具的使用、螺钉松动等。这些问题是许多运营商会忽略的问题。因此,我想提醒你,你必须注意测量细节,以免影响测量结果,无法保证其测量要求,给企业带来影响。具体操作如下:第一,打开电源开关,开关不亮1. 电源线故障:检查并修理电源线;2. 电源电压不符合要求:提供符合要求的电源;3. 电源保险丝断路:找出保险断路的原因,更换相同容量的保险丝。第二、反复烧断保险丝,无法使用1. 输入电压异常:更换稳压电源;2. 电机异常或损坏:修理或更换电机。第三、机器运转正常,计数器无法计数1. 传感器感应异常:将接近开关的感应螺钉调整到适当的...
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2020 - 06 - 08
功能全面完善的疲劳试验机在金属以及合金生产领域的作用是非常大的,其能够真正有效的提供对应的参数,以便更好的了解金属以及合金的性能,是合金研发以及金属使用更优化的必要组成,因而功能全的疲劳试验机使用的优势也越来越明显。一、能够长时间不间断的完成高负荷的工作,为高强高压的工作实现助力为了更好的顺应生产的需求,品质保障的高低温疲劳测试机已经能够很好的在不间断的前提下,完成超高负荷的工作量。尤其通过电子式疲劳试验机的完善,更是能够在一定程度上处保障高频率的使用诉求,很好的顺应了现如今生产能力不断提升的特点。且随着内在配件质量的完善,针对阻力的变化也不会有特别大的影响,更好的满足了使用过程中的体验需求。二、数据的参考价值更强,能够在生产中给出更多的专业依据对弹性体疲劳试验机‍的使用,是需要其出具相应数据内容的,依赖于数据进行后续的运用实现,才能够更好的完成金属以及合金材料的优化生产。而深受顾客欢迎的疲劳试验机通过系列性的完善,能够保障的数据内容准确度越来越高,数据的内容更清晰,指定型参数的内容对于优化生产的参考意义更有保障,尤其能够保障波动的测量内容,根据特殊的指数导入在每一个阶段了解金属合金的真正性能。更强的数据参考价值,也让不断发展的疲劳试验机在具体使用中的跟功能更有保障。总而言之不断发展的疲劳试验机,通过更好的总结具体试验的要求,通过导入电子系统,更好的从综合材料的生产入手,真正保障更...
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2020 - 06 - 11
就目前来说市场上疲劳试验机的售价还是比较稳定的,你的综合售价区域带与其本身的功能以及类型特点有莫大的关联。尤其近些年来随着疲劳试验机综合生产水平和生产能力的提升,越来越多现代化先进的技术融入其中,更是在一定程度上保障了疲劳试验机运用的价值,随之也出现了价格的波动,那么究竟哪些要素会成为疲劳试验机定价的核心要素?一、所运用的材料差异众所周知意义非凡的疲劳试验机需要不停的调换各种温度湿度的状态,是非常考究材料稳定性的。经过多年的材料运用完善,与时俱进的疲劳试验机更是通过了复合材料的运用,从而更好的确保其在各种温度湿度因素影响的前提下,依然能够始终保持稳定的优势。所以不同的材料运用,会成为高低温疲劳试验机价格不同的关键因素,但就目前而言各种材料都建立在环保低能耗的基础上,其的材料运用成本还是相对比较低的。二、内部系统以及控制方式的差异近些年来不断完善的复合材料多功能试验机,通过将更多先进研发的技术内容融入在其中,让系统的完整性和作用更全面。一方面能够更好的保障具体的可控性,另一方面也能够将出具内容的面大大拓展,保障更多要求,更高效更快捷的试验需求。而内部系统和控制方式,都是建立在研发团队日益记忆努力的前提下实现的,因而其的综合成本也会相对更高,但所能带来的现代化测试体验感是传统模式所不可比拟的,也是为何电子式疲劳试验机近些年来销量不断提升的原因,未来一定是自动化更有保障的疲劳试验机的市场...
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2020 - 06 - 15
随着科技的不断进步,人们发明了弹簧试验机并且简单明了的特点使得使用者不需要通过复杂的培训就可以快速的掌握使用的方法。弹簧试验机把功能优势包括以下几个方面,这也人们喜欢使用这种设备的原因。一、操作简单方便为了方便操作,人们在设计弹簧试验机连接了一个中文液晶显示器,并且可以根据个人需要来随意切换不同的模式。人们可以通过这个窗口查看所测试到的结果,同时也可以在这个屏幕上直接进行操作,包括进行设置或者是按照个人的喜好进行模式的转换等,另外还有些数据分析工作也可以自动完成,省心又省力。二、测量效率及精准度高现在所使用的弹簧试验机程序,基本上都是按照国家标准进行设计的,不仅操作方便而且在效率以及功能方面都无可挑剔。弹簧试验机生产厂家介绍该设备采用大规模集成电路,测试精度以及分辨率也比以前提高了很多,而且通过屏幕人机互动简单明了,设备所使用的软件方面也可以不断的通过更新使功能更加全面。三、能够灵活设置参数弹簧试验机具备客户设置功能,比如没有操作自动关机的时间等,上下限都可以自己进行设定。弹簧试验机所测试到的数据可以实现曲线动态显示,将实验过程当中所测试到的数据直接呈现给用户,而且可以通过显示屏幕放大或缩小从而方便分析。以上就是弹簧试验机的功能优势所体现的几个主要的方面,另外,使用这样的设备可以在生产线上对弹簧产品进行批量检测,把其中不合格的产品可以分拣出来,对于质量的把关有着不可替代的作用。同时...

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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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

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)

2吴刚,胡显奇,蒋剑彪,等.连续玄武岩纤维在墩柱抗震加固中的应用研究//2005年全国FRP会议论文集.西安:2005

3顾冬生,吴刚,吴智深,等.CFRP加園高轴压比钢筋混凝土短圆柱抗震性能试验研究.工程抗震与加固改造,2006(12)

4吴刚,魏洋,蒋剑彪,等.玄武岩纤维与碳纤维加固混凝土矩形柱抗震性能比较研究.工业建筑,2007 ,37(6);14- 18

5 Seible F. Scismic Retrofit of RC Columns with Continuous Carbon FiberJackets. ASCE, Journal of Composites for Construction, 1997(3):52 -62

6吴刚,吕志涛. FRP约束混凝土圆柱无软化段时的应力-应变关系研究.建筑结构学报,2003,24(5);1-8

7吴刚,吕志涛,吴智深. FRP约柬混凝土圆柱有软化段时的应力-应变关系研究.土木工程学报2006,39(11);7-14

8过镇海.混凝土的强度和本构关系-原理和应用,北京:中国建筑工业出版社,2004

9 Open System for Earthquake Engineering Simulation User Manual,University of Califomnia, Berkeley, Version 1.7,2006

10纤维增强复合材料工程 应用技术规范(征求意见稿).2006


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