不同UHPC加固措施的RC墩柱轴压性能试验研究北大核心

为指导桥梁墩柱加固设计,研究不同超高性能混凝土(UHPC)加固措施对钢筋混凝土(RC)墩柱轴压性能的影响,以加固方式(全高加固、非全高加固)、加固层材料(素UHPC、UHPC+钢筋网、UHPC+内FRP网格、UHPC+外FRP布)为参数,设计15根矩形RC墩柱试件(1个未加固试件、7个全高加固试件和7个非全高加固试件)进行轴压试验,分析其破坏模式和损伤机理,以及RC试件在轴压荷载作用下的极限承载力、刚度及延性等。结果表明:与未加固试件相比,全高加固试件、非全高加固试件的极限承载力提高率分别为142%~183%、28%~57%,但全高加固试件表现为脆性破坏,而非全高加固试件表现为延性破坏,宜根据工程实际需要采用合理的加固方式;采用不同加固层材料的加固效果为素UHPC、UHPC+内FRP网格、UHPC+外FRP布、UHPC+钢筋网依次递增,宜采用UHPC+钢筋网作为加固层材料。     

FRP粘贴锚固系统性能研究

采用粘贴FRP片材对结构物进行加固补强是目前国际上最通行有效的桥梁维修加固方法之一,但是外贴FRP片材加固混凝土构件时易产生早期剥离破坏,从而使FRP片材无法有效发挥力学性能。总结了目前常用的几种FRP片材粘贴锚固方式,并研究开发出基于摩擦-胶接机理的混杂锚固系统。通过对不同粘贴锚固方式的性能比较和分析,阐明在FRP粘贴加固中采用适当的锚固系统可以有助于阻止早期剥离破坏的发生;其中基于摩擦-胶接机理的混杂锚固系统在FRP布材多层粘贴的情况下仍能有效避免FRP早期剥离破坏,大幅提高FRP材料利用率,使FRP片材粘贴加固效果更好。     

FRP板加固钢梁的设计方法研究

给出了包括概念设计和计算在内的FRP加固钢梁的设计方法。概念设计给出了评价是否采用FRP进行加固的因素,分析了钢结构加固的要点,并提出采用预应力转移恒载的加固方式。FRP加固钢梁设计的主要步骤是:确定材料属性、评估原有构件的性能、确定所需的FRP截面积、计算界面应力、考虑疲劳荷载下的性能及细节设计。在考虑疲劳荷载作用时,粘接层的最大界面应力不能超过静载强度的30%。     

预应力FRP片材局部加固RC梁跨中挠度计算

带永久性锚固措施的预应力纤维增强聚合物(简称FRP)片材加固混凝土梁桥时,采用局部加固方法;确定预应力FRP片材加固梁开裂后的有效惯性矩,将预应力视为外力,分析加固梁在不同加载情况下开裂至屈服阶段的FRP片材偏心距的变化,推导出预应力片材局部加固混凝土梁的跨中反拱和加载过程中的跨中挠度计算公式。采用文中推导的公式对预应力FRP薄板加固大比例混凝土梁在加载过程中的跨中挠度进行计算,预应力片材局部加固零载梁及局部加固负载梁的实测值与计算值吻合均较好。     

套箍法加固石拱桥拱圈中围套利用率的计算

针对组合加固结构在二次受力过程中,材料强度不能充分利用的问题,根据石拱桥拱圈砌体和围套结构的混凝土和钢筋应力应变关系,提出了组合加固截面的3种极限受压破坏形式,得出了新旧材料界限状态的概念,并按此概念,针对加固前拱罔砌体初应变的不同,给出了套箍法加同石拱桥中围套结构中混凝土和钢筋的强度利用率的计算公式.计算公式充分考虑了加固结构加固前的荷载水平、不同截面材料及不同破坏形式的影响,为同类加固结构的设计和计算提供了依据.     

通透肋式拱梁隧道围岩破坏模式分析

针对一种新型隧道结构型式--通透式拱梁隧道,采用二维数值模型,对不同岩性条件下隧道围岩的破坏模式进行了探讨,分析结果表明:无论是均质围岩还是非均质围岩,围岩破坏区域由内侧拱脚向拱顶边坡扩展,并存在与水平线呈一定角度的的滑动面,破坏模式为拱顶山坡岩体的块体滑移,但当隧道围岩强度较高时,上述破坏模式不明显;深层岩体位移监测结果表明隧道围岩实际变形形态与数值计算结果基本一致.研究成果为通透式拱梁隧道加固手段和加固深度提供了依据,对支护设计的优化具有指导意义.     

环向预应力钢绞线加固RC拱肋力学性能试验

通过RC方柱偏压试验和RC拱肋面内受力全过程试验，对环向预应力钢绞线（LPSW）加固拱桥方法进行研究。对相对偏心距分别为0，0.25，0.5的3类RC方柱进行偏心受压试验，偏心试验表明：RC方柱加固后，预应力钢绞线先于箍筋约束混凝土，有效抑制了混凝土裂缝的纵向开展，预应力钢绞线及箍筋之间具有良好的变形协调性；LPSW加固柱承载力提高了3%～34%，LPSW加固技术适合于小偏心受压结构，偏心距越小，增强效果越明显。在偏压试验基础上，拓展了LPSW加固RC拱肋的模型试验，对LPSW加固模型拱荷载-挠度曲线、截面应变和结构破坏模式等方面进行分析。拱肋试验表明：LPSW拱肋受力过程和破坏模式与RC拱肋相似，分为弹性阶段、裂缝开展阶段和钢筋屈服阶段，最终因出现5个塑性铰形成机构而呈塑性破坏。由于环向预应力钢绞线约束，使RC拱肋提前处于3向受压应力状态，横向膨胀受到约束，避免拱肋出现拉应力，加固拱肋的初裂荷载、钢筋屈服荷载和极限荷载为未加固拱的2倍、1.6倍和1.47倍。基于偏压柱及拱肋试验结果，利用弹塑性失稳理论的等效梁柱法，建立LPSW加固拱肋极限承载力的计算公式，计算值与试验值吻合较好，且偏于安全，可用于评估实际加固拱桥的承载能力。     

FRP加固对腐蚀钢筋与混凝土黏结性能的影响

纤维增强聚合物(FRP)具有轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳和施工方便等突出优点,因此,采用FRP加固腐蚀混凝土结构具有广泛的应用前景。从试验方法、拉拔曲线、黏结强度等方面总结了国内外关于FRP加固对腐蚀钢筋-混凝土黏结性能影响的最新研究成果。已有研究表明:FRP横向约束可将钢筋拉拔试件由脆性的混凝土劈裂破坏转变为延性的钢筋拔出破坏;当腐蚀率较小时,FRP约束对保护层较厚试件的黏结强度影响较小,但FRP约束对减缓试件拉拔曲线中黏结应力下降速度,维持黏结应力较为有效,可提高抗震耗能。同时,本文分析了未来研究中需要关注的几个关键问题。     

C-S-C法加固石拱桥主拱圈的正截面承载力分析

C-S-C法加固石拱桥,即在石砌拱圈两侧增设钢筋混凝土槽形拱肋,并设置辅助受力构件上下横梁形成空间框格结构。对复合结构进行应力应变分析,得到3种极限破坏形态,并分析了每种极限破坏形态下的截面大小偏心相对界限受压区高度,得出加固后复合结构的破坏形态受原结构的初始应变、加固结构的尺寸和材料的极限应变的影响。相比现有的加固规范,考虑了复合结构在二次受力时新增拱肋的应变滞后现象。根据3种破坏形态下截面应力的分布和材料的应力应变关系,建立了一种包含大小偏心受压的正截面强度计算公式。     

体外粘贴FRP片材加固桥梁技术研究与应用进展

纤维增强复合材料(FRP)片材具有比强度高、比模量大、与砼的粘结性好等优点,近年来在砼桥梁加固补强领域得到推广运用.文中介绍了FRP材料特性,说明了FRP增强砼构件力学性能的研究进展及FRP片材加固桥梁技术的应用现状.     

混凝土与FRP层板的粘结研究

纤维增强聚合物(FRP)薄板已经成功地应用到钢筋混凝土结构加固中。FRP层板和混凝土底部的有效粘结是加固的关键。采用试件弯曲试验进行了粘结长度、混凝土强度、粘结层数(刚度)、板宽和表面准备情况对粘结强度的影响。为模拟在一定荷载下的应变分布,采用剪滞模型和剪切试验预测切向刚度。最后,提出了粘结剥离荷载和有效粘结长度的计算式。为防止发生粘结破坏．提出一个FRP最大有效应变的计算式。     

FRP缠绕混凝土墩柱抗震性能的有限元分析

利用FRP对混凝土结构进行抗震加固是一种有效的结构加固方法.介绍了利用FRP材料对混凝土墩柱进行抗震加固的机理;利用有限元软件ANSYS模拟了地震中轴向压力与单向及双向地震往复荷载耦合作用下FRP加固混凝土墩柱的力学响应,并与非加固墩柱的受力性能进行了比较,验证了此种抗震加固方法的有效性,为试验研究及加固工程施工提供了理论依据.     

FRP加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法研究

在FRP加固钢筋混凝土梁抗剪试验的基础上,系统地总结了已有的FRP加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法。通过与大量试验数据的比较,指出了已有计算方法的不足之处。在统计试验梁试验结果的基础上,综合考虑开裂角度、配箍率、剪跨比的影响,对Ahmed的有效应变计算模式进行了修正,提出了修正的FRP加固钢筋混凝土梁抗剪计算模式。经过与试验值的对比,证明本文提出的修正计算模式与试验值吻合良好。     

FRP缠绕混凝土墩柱抗震性能的有限元分析

利用FRP对混凝土结构进行抗震加固是一种有效的结构加固方法，介绍了利用FRP材料对混凝土墩柱进行抗震加固的机理，利用有限元软件ANSYS模拟了地震中轴向压力与单向及双向地震往复荷载耦合作用下FRP加固混凝土墩柱的力学响应，并与非加固墩柱的受力性能进行了比较，验证了此种抗震加固方法的有效性，为试验研究及加固工程施工提供了理论依据。     

FRP型材-混凝土组合梁桥界面抗剪计算模型与试验

为研究FRP型材-混凝土界面抗剪性能与设计计算方法,针对规范推荐的胶接FRP剪力键形式,从细观角度,取胶层为计算分析对象,推导出粘结胶层所受剪应力分布规律的解析解。依据界面连接材料的强度准则,对界面存在的3种失效模式(胶层剪切破坏、FRP剪力键直剪破坏、混凝土板局部压碎)提出界面承载力计算模型。对2根跨度为2 600mm、高度为300mm的FRP工字梁-混凝土板组合梁进行试验,试验结果表明:所提出的FRP型材-混凝土组合梁的界面承载力计算公式与试验结果吻合良好,能够较准确地预测胶接FRP剪力键的抗剪承载力及界面破坏类型。     

FRP约束混凝土力学性能研究现状与展望

纤维增强复合材料(FRP)具有轻质高强、耐腐蚀和耐疲劳等优点,近年来在混凝土结构修复加固中得到广泛应用。FRP修复加固混凝土结构具有施工便捷且不增加构件尺寸的优势,与此同时为核心混凝土提供约束效应,核心混凝土处于三向受压状态,从而提高混凝土柱的承载力和延性。笔者根据现有资料,从材料特性、约束方式、截面形式、FRP种类、粘贴厚度、偏心率、尺寸效应和无约束混凝土强度等级等几个方面,对FRP约束混凝土的研究现状进行了综述。最后,展望了FRP约束混凝土今后的研究和发展前景,对FRP修复加固混凝土结构在中国的科学研究和工程应用提出了一些建议。     

多点支撑加固坦拱桥试验研究

以多点支撑加固坦拱桥技术原理为依据,在完成2片模型试验拱的制作、加固前后测试的基础上,对比分析了圬工坦拱多点支撑加固增强处治前后主拱的应变、挠度、裂缝控制、破坏形态、极限承载力及支撑纵向钢筋应力指标.从加固前后试验拱的应变、挠度对比分析结果可看出:主拱经增设支撑加固增强处治后,强度、刚度明显提高,在同级荷载作用下,其应变值减少30%～40%.挠度值减少30%～50%,新增设的钢筋混凝土Y型支撑能与主拱协调变形、分担部分活载作用效应,提高了主拱的承载力.同时,增设的支撑对主拱裂缝的发展有抑制作用.该加固增强技术提高坦拱桥的承载能力的效果显著,可广泛应用于实践.     

高烈度地震区连拱隧道薄直中墙抗减震措施及破坏模式研究

依托宁巧隧道出口段薄直中墙连拱隧道工程,针对其地震烈度高、中隔墙薄(宽厚比仅为0.19)的特点,通过有限差分数值方法,研究了钢带加固、中墙上端和下端设置隔震橡胶支座3种措施的抗震性能。在Ⅷ度和Ⅸ度地震烈度情况下分别对比不同措施对中墙及隧道整体的抗震效果,最后通过振动台试验,研究了有无钢带加固连拱隧道结构在地震作用下的破坏特征。结果表明：连拱隧道薄直中墙抗震受力最不利位置在中墙底部;上述措施均使得直中墙内力减小,安全系数提高;仅从中墙受力来看,优先推荐中墙下端设隔震支座措施;从连拱隧道整体来看,应优先推荐钢带加固;振动台试验表明连拱隧道结构破坏模式主要为受弯破坏,且严重震害集中在与中墙连接的拱肩和拱脚部位,验证了钢带加固抗震措施对连拱隧道结构震害程度的减弱具有显著效果。     

新型复合粘结技术加固RC梁的抗剪试验研究

针对外贴纤维增强复合材料(FRP)布加固钢筋混凝土构件通常发生FRP与混凝土表面之间的剥离破坏,使得FRP的强度不能充分利用的问题,提出了一种将外贴法与机械锚固法相结合的新型复合粘结技术(HB-FRP).为了研究复合粘结技术对试验梁的抗剪加固效果,结合在役钢筋混凝土桥梁的损伤特点,本文对16根抗剪试验梁进行了研究,分析...     

GFRP加固钢筋混凝土梁界面剥离破坏分析模型

众所周知,纤维增强聚合物塑料(FRP)可以有效增强混凝土构件的强度和刚度,但是对于其界面剥离破坏却很少有人研究。因此,我们对采用GFRP加固的梁进行了理论分析,依据弯曲裂缝宽度临界值和非线性分析得出了一个半经验公式。此公式不仅可以用来预测相关试件的剥离破坏荷载,还可以用于GFRP加固钢筋混凝土梁的分析和设计。