FRP型材的静力试验设计

FRP型材的静力试验设计 2001年1期 FRP型材的静力试验设计 初凤荣，彭亚萍，徐新生，黄博升 (山东建材工业学院，山东济南250022) 摘要：就FRP型材材性的特殊性，分析并设计了 各种型材的轴向拉伸试验和弯曲试验，使FRP型 材材性试验在普通实验条件下得以较为精确的 实现。 关键词：FRP型材；试验；设计 中图分类号：TQ327．3 文献标识码：A 文章标号：1003—1324(2001)ol一0012—02 —■_‘---k 刖罱 随着经济发展的突飞猛进，新 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 、新工艺、 新技术的不断涌现，对土木工程科学技术的发展 提出了新的挑战。近年来，FRP(纤维增强塑料)混 凝土结构的科学研究及工程应用已成为国内土 木界新的热点。实践是检验真理的唯一 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，新 材料、新结构的科学研究工作是离不开科学试验 的，而材料的力学性能实验是研究工作的基准 点。根据结构的需要，科研工作者制作了形式多 样的FRP型材，作者亲自参与做过好几种FRP 型材的力学性能测定试验，本人就在这方面积累 的经验谈谈FRP型材材性试验的设计问题。 FRP型材是一种纤维+树脂的各向异性复合 材料，它的力学性能与一般的金属材料或具有弹 塑性性质的砼材料有着根本上的不同，在有限的 试验条件下，如何正确设计试件、模拟荷载、准确 测出型材的基本力学性能指标，这是一个比较复 杂并且日益向前发展的一个科学问题，但愿我们 的探索能给有关科学试验工作者提供一点帮助。 1轴向拉伸实验 纤维复合材料的强度方向性很强，型材在砼 结构中均是在平行于纤维延伸的方向上承受主 要荷载，FRP型材的抗拉强度很高。对其抗拉强 度、弹性模量、延伸率等指标的测试只需通过轴 向拉伸实验即可完成。根据型材的形状不同，分 为片材和棒材。 1．1片材 用于加强材的各种纤维布或纤维板的形式 12 多样，薄厚不一，一般FRP片材的厚度均为几个 毫米。如果在拉力实验机上对其进行直接拉伸， 往往不能达到正常纤维受拉断裂破坏，而会在纤 维受拉断裂之前端头被压坏。为了避免这一现 象，需要对型材的端头给予加强。我们在对某 GFRP片材的轴拉实验设计中，经过多次试验，最 终采用在端头粘贴同类片材，增强端头刚度，成 功完成了抗压强度测定的试验。 采用增强片材端头强度的方法来保证试件 试验的设计破坏形态顺利发生的方法可简称为 端部增强法。端部粘贴同类片材两侧各1片，片 材的长度稍长于拉力试验机的卡具长度。这样对 于一般FRP片材材性试验的试件尺寸建议为图 1所示。 1．2棒材 用于替代工作侵蚀性介质中钢筋的FRP棒 材的研究也比较多，同时还建造了许多大桥，均采 用FRP棒材代替普通及预应力钢筋，提高桥梁的 耐久性，降低维护费用。棒材的外形类似钢筋，但 它与片材同样存在着抗压强度太低，端头易压碎 的缺陷，因在普通的拉力实验机上圆弧形机械夹 头与棒材也不能全面接触。解决的方法有两种： 1．2．1端部加强法 将试件加工成图2所示，一般在(旧≤仍 时，可保证试件正常发生轴向拉伸断裂破坏，顺 利完成试验；但一般的FRP型材纤维含量均在 60％以上，此形状的试件不好制做，并且纤维分布 不均。 1．2．2外加套管法 可直接制做等直径试验棒材，在棒材的端头 制做两个半圆形同类材料的套管(如图3)所示， 套管内表面与棒材的外表面紧密贴合，可将夹头 上的不均匀压应力分散均布在棒材上，从而降低 压应力，保证端头的强度。一般套管的厚度等于 棒材直径的(1,／2—1／3)以上即可。半圆套管可用纤 维布浸树脂手工缠绕而成。 万方数据 第22卷(总第93期) V01．22，No．1 箜!翅2鲤!生至旦 些查垄塑 至尘：2鲤! 藤兀 图1片材试件图2棒材试件 图3套管示意图 2弯曲试验 FRP型材无论用做加固、补强还是替代钢筋， 在结构中经常还是处于受弯状态的。其抗弯能力 和破坏特征都是我们应该关注的，经常需要进行 型材在加强状态的弯胁试验，测定其与所加强材 共同工作荷载一一变形规律、挠度、横截面的应力 分布等力学性能，为结构设计提供依据。 Z1试件形状 试件的形状和比例关系不大，主要是造成与 实际受力情况相一致的应力状态，还要注意边界 条件的模拟，反映材料在真实工作条件下的受力 情况。所以FRP试件的外形要与它在工程中的使 用状态相一致。常见的试件断面形状见图4。 3试验实例 下面以玻璃钢船体加强结构的弯曲实验为例来进 行GFRP材料的力学性能分析： 3．1轴拉试验 材料：无碱无捻粗纱方格布和不饱和聚树脂。 试件尺寸：t=3．64mm，b=43．00mm，L=140mm， A=txb=3．64x43．00=156．52mm2 试验目的：测定弹性模量。 板材试件的形状如图1，在试件左右对称取两个 标距测其在荷载作用下的应变，试验测定的原始 数据及计算结果见表1： 弹性模量E=票=器-7．87GP． 3．2弯曲试验 板材尺度：长×宽=600x150mm厚4ram加强材 厚2mm 图4FRP型材加强试件断面形状 (1．FRP型材料2．被加强材) 2．2支座及荷载设计 一般弯曲试验都是采用简支梁在集中荷载作 用下的模式来进行。支座可利用滚轴，一端固定一 端自由简支(如图5所示)。荷载采用单向集中荷 载，利用液压分级加载即可。 2-3观测设计 一般的弯曲试验需要绘制M一一f曲线，测控 制截面的应力、应变，观察裂缝开展等，需要在相 应部位布置仪表，具体如下： (1)外力N，在加载点下布置压力传感器，利 用电测仪表测试并换算； (2)挠度f，一般在跨中截面下部布置挠度计 或百分表； (3)控制截面的应力、应变曲线；在控制截面 根据需要粘贴电阻应变片，利用静态电阻应变仪 来测试、换算。 (4)利用放大镜及裂缝读数显微镜观察开裂 情况及裂缝宽度。 5所示，试件弯曲受力简图见图6。 l l 牟∽8 l 门 1一-+-_JL_______k --1-- 图5试件断面图 图6弯曲受力简图 (1)实测1点的挠度值见表2 (2)理论上计算的挠度值fc 惯性距IFl7．235x10-Sn4跨距L=500mmfc-糌=—』螋‰=0．77(mm)48Ej48x7．87x109X17235xlO-g“ t ‘ 。 (3)比较理论计算的挠度值fc与实测挠度值 fl，其相对误差： 0．0I／0．77=1．3％<5％满足实验要求 4结语 由于FRP型材不像钢材那样组材单一，但也不 像砼那样具有弹塑性性质，所以在做FRP材料试验 13 万方数据 水泥胶砂强强ISO法线析 2001年1期 水泥胶砂强度ISO法浅析 夏高翔，李明瑛，高平 (山东省建筑科学研究院，山东济南250031) 中图分类号：TQl72．1+6 文献标识码：B 文章编号：1003—1324(2001)Ol—0014—03 随着国民经济的发展和科学技术的进步，采 用国际标准和国外先进标准已成为我国的一项 重要技术经济政策。为了经济贸易的需要，同时 更为了提高我国的水泥产品质量，使我国由世界 第一水泥产量大国，真正成为水泥工业强国， 1999年国家对现行水泥标准进行了修订。其中最 主要的就是水泥强度检验方法等同采用IS0679： 1989国际标准方法，使我国的水泥产品质量指标 更具有国际通行性。 随着1999．02．08国家标准GB4"17671—1999 《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》的发布，我们 山东省建筑工程质量监督检验测试中心积极做 着标准的贯彻、试行工作。现将一年来的工作汇 总如下，以供参考。 1环境条件的改造 我检测中心自六十年代即进行水泥强度的检 测工作，一直在南楼地下室进行。结合本次新标 准的贯彻实施，单位决定对地下室进行彻底装修。 重新设计、安装了水、电、暖和通风、照明系统，地 面、墙壁新贴了磁砖，安装了PvC天花板。成型室 安装两台1．5P变频空调，四台民用超声波加湿 器。冬季由集中供暖加热，春、夏、秋季由空调调 节，温度可长年保证20℃±2℃；干燥时期，由超声 波加湿器加湿，可保证长年相对湿度t>50％。 2仪器设备的选购 通过对厂家考察和从国家水泥检测中心咨 询，最终选用国家认可的各项设备。如：北京产符 合标准J饥'682—1997的水泥胶砂试体成型振实 台，北京产符合标准JC／1726—1997的胶砂试模， 北京产符合标准JoT683—1997的水泥抗压夹具， 无锡产符合标准JC／1724—1982(1996)的水泥电动 抗折试验机，济南产符合标准G阴19671—1999 加荷要求的水泥专用压力试验机。以上设备在 收稿日期：2000—12—06 时不要硬搬一般材性试验的 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 ，应多加分析，多 加思考，采取有效的措施真实的摸拟FRP材的真实 受力状态，减少试验误差，完成试验任务。对于FRP 这种各向异性材料的变形计算，基于弹性前提下的 分析是否可用于工程计算，本文也有一定的反映， 进一步的深入探讨望同行共同参与。 参考文献： [1]彭亚萍、徐新生、初风荣，连续玻璃纤维筋的基本力学 性能试验研究，《房材与应用》，2000年第3期(总 151期)。 [2]姚振纲，刘祖华，建筑结构试验，同济大学出版社， 1996年9月第1版。 DesignoftheStaticsTestforFRPSectionMaterials CHUFeng-rong，PENGYa—ping，XUXin—sheng，HUANGBo—sheng (ShandongInstituteofBuildingMaterialsJi7nan250022China) Abstracte：AccordingtothespecialcharacteristicsofFRPsectionmaterialsproperties，thetensiontestand thebendingtestforallvarietiesofsectionmaterialsweredesigned．SotheStaticstestforFRPSectionMate— rialscanbecarriedoutaccuratelyundertheconditionsofcommonexperiment． Keywords：FRP(fibrereinforcedplastic)；mechanicaltest；design 14 万方数据 FRP型材的静力试验设计 作者： 初凤荣， 彭亚萍， 徐新生， 黄博升， CHU Feng-rong， PENG Ya-ping， XU Xin-sheng ， HUANG Bo-sheng 作者单位： 山东建材工业学院,山东,济南,250022 刊名： 山东建材 英文刊名： SHANDONG BUILDING MATERIALS 年，卷(期)： 2001，22(1) 引用次数： 0次 参考文献(2条) 1.彭亚萍.徐新生.初凤荣 连续玻璃纤维筋的基本力学性能试验研究 2000(3) 2.姚振纲.刘祖华 建筑结构试验 1996 相似文献(1条) 1.期刊论文 葛畅.薛伟辰.GE Chang.XUE Wei-chen FRP型材拼装箱梁的受力性能研究 -玻璃钢/复合材料2009(1) FRP型材拼装箱梁是由FRP拉挤型材空心板通过三向连接件、骨状挂钩等销接构件拼装而成的箱梁,具有重量轻、耐腐蚀性能好、施工速度快等突出优 点,适用于小跨径公路桥及人行桥.本文采用层合材料壳体单元建立了FRP型材拼装箱梁的有限元模型,对单调静力荷载下箱梁的变形和应力等受力性能进 行了研究,并与试验结果进行了对比.在此基础上,开展了11片箱梁的有限元参数分析,重点考察了FRP纤维铺层、箱梁顶、底板宽度以及型材板高度等因素 对箱梁跨中挠度和应力的影响.研究表明,FRP型材拼装箱的截面尺寸主要由刚度控制,箱梁具有较大的强度储备;箱梁的顶、底板宽度、型材板壁厚和纵隔 板、壁板高度等因素对箱梁的刚度或应力的影响较大,而纤维铺层对箱梁结构刚度的影响较小. 引证文献(2条) 1.曾磊 预应力CFRP板加固混凝土梁试验与理论研究[学位论文]硕士 2005 2.张作诚 碳纤维筋增强混凝土的试验研究及力学性能分析[学位论文]硕士 2005 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sdjc200101005.aspx 下载时间：2010年1月13日