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Jun‐Jie Zeng
Author with expertise in Fiber-Reinforced Polymer Composites in Construction
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Accelerated aging tests of large-diameter GFRP bars in alkaline environment

Shixia Feng et al.Jun 29, 2024
Fiber reinforced polymer (FRP) bars have become increasingly popular, while the studies on durability of FRP bars are primarily on small-diameter FRP bars. This study investigated the tensile strength retention in glass FRP (GFRP) bars of different diameters (13 mm and 25 mm) after immersion in an alkaline solution (pH=12.6) at various temperatures (20 °C, 40 °C and 60 °C) for 1, 2, 3, and 6 months. The results reveal that the degradation of GFRP bars was slow at 20 °C, accelerated but not pronounced at 40 °C and considerable at 60 °C. Particularly, the 13 mm diameter GFRP bars exhibited a more significant reduction in tensile strength, with a decrease of 20.12 % after 6 months, while the 25 mm diameter bars only decreased by 13.23 %. Results reveal that, importantly, degradation of GFRP bars is primarily attributed to the diffusion of the moisture and alkalis, which disrupts the bond between the fibers and the matrix, causing interface damage. Finally, based on the Arrhenius theory, it is predicted that the tensile strength retention of 13 mm and 25 mm diameter GFRP bars will be 66.4 % and 79.8 %, respectively, after 50 years of exposure at an average annual temperature of 35 °C. The important finding that the small-diameter FRP bars are more vulnerable to the alkaline exposure than larger diameter bars suggests that the current studies on durability of FRP bars are conservative to be referred in practice.
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Behavior of hybrid FRP-concrete-steel double-skin tubular member T-joints subjected to brace axial compression

Guan Lin et al.Jun 7, 2024
Hybrid fiber reinforced polymer (FRP)-concrete-steel double-skin tubular members (DSTMs) are a novel form of structural members comprised of an outer FRP tube, an inner steel tube, and an annular concrete sandwiched between the two tubes. By leveraging the advantageous properties of each constituent material, DSTMs possess superior mechanical performance and exceptional durability, making them highly promising for applications in ocean structures. Despite extensive research highlighting the excellent performance of individual DSTMs such as beams and columns since their inception, investigations into the behavior of DSTM joints have been scarce. This critical knowledge gap presents a significant obstacle to the widespread practical application of DSTMs. To address this gap, the present study was proposed to investigate the behavior of circular DSTM T-joints subjected to brace axial compression. An experimental program was conducted to systematically examine the influence of key factors such as FRP/steel tube thickness, brace-to-chord diameter ratio, void ratio, and concrete strength on the performance of DSTM T-joints. The experimental results demonstrated that the DSTM T-joints exhibited a ductile behavior; FRP confinement was demonstrably effective in enhancing the joint bearing capacity; the brace-to-chord diameter ratio and void ratio were identified as two crucial factors influencing the joint bearing capacity. Finally, simple design equations capable of providing reasonably accurate and slightly conservative predictions for the bearing capacities of the test DSTM T-joint specimens were proposed.
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Offshore floating wind turbine foundation revolution enabled by fiber-reinforced polymer (FRP) reinforced cementitious materials

Tian-Hui Fan et al.Jan 1, 2024
<p>Offshore floating wind turbines (OFWTs) are gaining popularity due to their superior wind energy capture and minimal visual impact. However, traditional steel support foundations for OFWTs are plagued by corrosion issues. This article proposes the use of Fiber-Reinforced Polymer (FRP) reinforced Ultra-High Performance Concrete (UHPC) composites, referred to as FRU composites, for OFWT foundations. Durability assessment of FRU plates under simulated marine environment is conducted based on accelerated aging tests on FRU plates. Scanning electron microscope (SEM) analyses are conducted to explore the fracture surface and interface between FRP and UHPC matrix. A series of tests are conducted and the test results of the FRU elements are summarized in this article. Strength design methodologies for FRU elements under various loadings are established based on summary of existing studies. Hydrodynamic analyses and comparative studies between FRU and steel OFWTs reveal that FRU OFWTs demonstrate improved stability and reduced motion responses under combined wind-wave-current loading conditions. The successful development of FRU composites is anticipated to revolutionize the OFWT industry by offering durable and cost-effective foundation options.</p>
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Behavior of concrete voussoir flexible arch bridges reinforced with FRP composites

JinJing Liao et al.May 24, 2024
Flexible arch bridges, which can be pre-fabricated, transported and assembled on-site, have become increasing popular. This study presents an experimental investigation into the behavior of concrete voussoir flexible arch bridges reinforced with fiber-reinforced polymer (FRP) sheets by loading four arch specimens to failure at their left third-spans. The variables included the concrete voussoir strengths, bond quality between FRP and concrete voussoirs, and the FRP reinforcement locations. The results showed that two specimens with good bonding between FRP sheets and concrete voussoirs failed from sudden FRP rupture, while the other two specimens experienced FRP debonding and ultimately exhibited a four-hinge collapse mechanism. For the specimens with good FRP bonding, the typical load-deflection curve obtained at the loading point was an approximately monotonic increasing line, while load reductions and recoveries, as well as slope deteriorations were noted for the specimens experienced FRP debonding. It is also compared that bond quality could be more important than concrete voussoir strength, as the specimens with good bonding had higher ultimate load capacities. Applying one additional FRP sheet at intrados of arch could significantly enhance the initial ascending slope by 100%, but it cannot enhance the peak load as the FRP sheet at extrados of arch was more efficiently utilized in preventing more hinge formations at extrados joints.
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