侧贴预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯性能的试验研究

采用自主研发的碳纤维增强(CFRP)片材锚具及张拉装置,对8根用CFRP板不同形式加固的钢筋混凝土梁模型试件进行抗弯性能试验,研究预应力碳纤维板侧面加固对被加固钢筋混凝土梁的承载能力、使用阶段变形和裂缝的影响,以及被加固钢筋混凝土梁使用阶段碳纤维板的应力分布和延性。试验结果表明:侧贴预应力碳纤维板加固可明显提高受弯构件开裂荷载及屈服荷载,减小构件使用阶段的变形及裂缝;两端可靠锚固能防止剥离破坏,充分利用材料强度,还能同时改善构件的延性性能。     

预张碳板加固已承受荷载的RC梁弯曲试验

研究目的:根据外贴纤维增强聚合物(fibre reinforced polymer,简称FRP)片材加固已受荷载作用的RC梁加固材料FRP强度利用率不高、正常使用阶段性能改善不佳等缺点,首先对混凝土梁施加一定的初始荷载,然后对碳纤维增强聚合物(CFRP)薄板施加预应力再锚固并粘贴于混凝土梁受拉面,研究预应力、混凝土梁初始受荷状态等参数对试验梁弯曲性能的影响;对比预应力CFRP板加固构件与普通外贴CFRP板加固受弯构件的承载力、跨中挠度及应变、裂缝扩展情况等,指出预应力碳纤维薄板加固混凝土桥梁方法的可行性和优越性。研究结论:(1)与外贴加固梁相比,预应力CFRP板加固后混凝土梁的屈服荷载、极限荷载分别提高了15.5%和10.5%;(2)位移延性比未加固的基准梁略有降低;(3)纯弯段裂缝间距相对更小,可有效抑制裂缝的扩展,改善混凝土梁使用阶段性能;(4)本研究成果可供桥梁加固研究及应用参考。     

预应力CTRC板加固持载混凝土梁的抗弯性能研究

采用四点弯曲试验研究用预应力碳纤维织物增强混凝土板加固持载RC梁的抗弯性能。针对梁的持载水平完成2个加固工况试验及1个参考工况试验。对各工况试验梁的荷载-跨中挠度曲线、荷载-应变曲线、承载力、延性及破坏模式进行分析。研究结果表明:预应力CTRC板能明显提高持载混凝土梁的正常使用极限状态荷载和极限承载力但加固梁的延性降低。与未加固梁相比,加固梁的正常使用极限状态荷载和极限承载力最大分别提高了64.1%和80.6%。本文提出的一种加固梁极限承载力的计算方法,其极限承载力的计算值与试验值吻合良好。     

表层嵌贴预应力螺旋肋钢丝混凝土梁的裂缝性能研究

通过7根内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁静力试验研究,分析了初始预应力水平、加固量和开槽尺寸3种参数对加固混凝土梁裂缝性能的影响。基于预应力钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算公式,对加固梁最大裂缝宽度进行了理论研究。研究结果表明:加固梁的开裂荷载随初始预应力水平和加固量的增加而增加,与对比梁相比,开裂荷载最大可提高402%;最大裂缝宽度随初始预应力水平和加固量的增加而减小,较对比梁最大裂缝宽度最大降低5.48 mm;而开槽尺寸对加固梁裂缝性能影响较小;研究成果可为工程实际加固设计提供参考。     

内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁变形特性研究

针对原有加固方法的不足,提出内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁加固技术,分析这种加固梁的变形特点,并依据普通钢筋混凝土梁的变形原理和内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁的特点,推导内嵌预应力螺旋肋钢丝加固梁不同受力阶段的刚度表达式,得到内嵌预应力螺旋肋钢丝加固梁的刚度计算公式。在考虑预加力产生反拱的前提下,计算加固梁不同受力阶段的变形量。对4根内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁进行了试验验证。结果表明:试验结果与计算结果吻合较好,内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁能有效延缓裂缝的发展,减小构件变形,提高构件刚度。研究结果为该加固方法在工程实际中的应用提供了理论依据。     

FRP加固技术研究新进展

纤维增强复合材料(FRP)在加固工程中的应用是土木工程研究热点之一。围绕国内外FRP加固技术的研究现状以及最新进展,从混杂纤维材料(HFRP)加固、FRP加固砌体结构、预应力碳纤维布(CFRP)加固、CFRP与钢板复合加固混凝土结构等技术的研究方面进行综述。试验研究表明:混杂纤维加固柱的承载力和变形能力优于单一纤维加固,且在承载力提高幅度相同的情况下,成本显著低于CFRP加固柱;FRP加固砌体结构可以提高砌体结构的抗震、抗剪和平面外抗弯性能;预应力CFRP加固技术结合了预应力技术和FRP粘贴技术,能明显提高梁的刚度、屈服荷载和极限荷载,其提高程度随预应力CFRP的用量和预应力水平的提高而增大。预应力加固的研究主要集中于预应力控制值、端部锚固和预应力损失方面。CFRP与钢板复合加固混凝土结构技术作为一种新型的加固技术,可以直接利用钢材参与受力,钢材形成的骨架在约束混凝土变形的同时,还提高了CFRP的利用效率,从而大幅度提高构件的极限承载力,改善构件的工作性能。     

碳纤维板在重载铁路低高度钢筋混凝土板梁体外预应力加固中的应用研究

迄今,预应力碳纤维板应用于重载铁路钢筋混凝土梁加固改造的实例较少,其加固效果尚需深入研究。本文先阐述了体外预应力加固钢筋混凝土构件的设计思路,又根据现行铁路规范对加固前后梁体的应力、挠度及裂缝宽度进行了检算,并通过试验场内的静载试验验证了预应力碳纤维板加固钢筋混凝土板梁的加固效果。研究结果表明,采用预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁能够显著提高梁体受力性能,在1.2倍ZH荷载作用下能够满足运营要求,该技术可以在重载铁路加固改造中推广应用。     

预应力纤维片材加固混凝土梁抗弯性能研究

外贴轻质、高强、耐腐蚀的纤维增强聚合物(Fiber-Reinforced Polymet,FRP)片材加固技术,对改善混凝土梁的抗弯性能有限,且片材强度利用率较低.因此,结合黏贴纤维片材加固技术和体外预应力加固技术的优点,对钢筋混凝土梁采用外部黏贴预张的纤维片材进行加固开展相关的试验研究和理论分析.     

预应力CFRP布加固钢梁的施工技术研究

在7根预应力碳纤维布加固钢梁试验研究的基础上,研制了一套预应力碳纤维布的张拉设备,并对预应力碳纤维布加固钢梁的施工工艺和技术进行了研究。试验结果表明,设计的预应力碳纤维布张拉设备及施工工艺是有效的,能显著提高被加固钢梁的屈服荷载和抗弯刚度,且屈服荷载的提高幅度与预应力水平相对应,可为实际工程应用提供参考。     

预应力碳纤维布加固RC梁试验研究及有限元分析

通过试验分析了预应力碳纤维布加固、不同预应力水平对被加固RC梁的开裂荷载、屈服荷载及极限荷载的影响,并采用有限元分析软件ANSYS进行了模拟计算。结果表明,采用预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁,可以提高其开裂荷载、屈服荷载及极限荷载。     

预应力碳纤维板加固RC梁二次受力抗弯性能研究

为研究预应力碳纤维板加固RC梁二次受力抗弯性能,制作3根钢筋混凝土梁试件。采用改进后的夹片式锚具对其中两根实验梁分别进行了10次碳纤维板张拉,获得了负载张拉阶段实验梁相应的力学数据。对比分析实验梁相对于对比梁抗弯承载力的提高效果,进行预应力碳纤维板加固RC梁抗弯承载力公式推导。实验结果表明:在较大负载情况下对RC梁进行碳纤维板张拉,能有效改善被加固梁的抗弯性能;推导的抗弯承载力公式计算值与试验结果吻合较好。     

粘贴预应力纤维片材加固混凝土梁截面非线性分析

与简单粘贴纤维片材加固法相比,采用粘贴预应力片材加固技术能更充分地利用纤维片材的强度,更有效地改善构件的使用性能,因而逐渐受到重视.采用条带划分法,运用C语言编程,对粘贴预应力碳纤维布加固混凝土梁截面的非线性受力性能（包括弯曲破坏形态和承载能力）进行了数值模拟分析.与试验结果的比较表明,应用该计算方法和程序,能够较好地反映外贴预应力纤维片材加固混凝土梁截面的试验现象和规律.基于分析结果,得到了一些有意义的结论.     

预应力矩形钢箱混凝土梁的试验研究

以东平大桥为工程背景,进行8片预应力矩形钢箱混凝土梁的试验研究。试验参数包括混凝土强度、钢板厚度、预应力度及加载模式,获得试验梁的特征点荷载和跨中截面的全过程荷载-挠度曲线,对试验结果进行比较分析。结果表明,预应力矩形钢箱混凝土梁具有较高的承载能力和较好的延性,混凝土强度、钢板厚度和预应力度对构件的受力性能有较大影响,而加载模式的影响不明显。相对于普通矩形钢箱混凝土梁,受压区混凝土的约束效应得到明显增强,使得预应力矩形钢箱混凝土梁具有更为优越的受力性能,并且不增加构件的高度。     

DSHCC加固钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究

采用致密化方法对普通"应变硬化水泥基复合材料(SHCC)"进行改进得到的"致密应变硬化水泥基复合材料(DSHCC)"具有更高的抗压、抗拉强度和弹性模量。已有研究证明DSHCC比SHCC具有更加优异的抗弯加固性能。基于RC梁抗剪原理,抗拉强度较高的DSHCC对加固梁抗剪性能也将非常有利。为此,对剪跨比分别为3.2和2.2两组共6根试验梁进行试验研究。对比分析加固梁和RC基准梁剪切破坏模式、承载力、变形能力以及裂缝分布等方面的不同;结合有限元和桁-拱理论分析,推导斜截面极限承载简化计算公式,并用试验结果验证该简化公式的可靠性。研究成果将为DSHCC材料及其在桥梁加固方面的工程应用和推广提供理论依据和参考。     

体外预应力梁和体外索共同工作规律的研究

体外预应力梁在承受荷载时,体外预应力仅通过转向块和锚固点作用在梁体上,由于体外索和混凝土梁变形不一致,存在着应力滞后现象,导致体外索和钢筋混凝土梁之间协调工作能力的大小不等.本文结合广西科学基金项目"体外预应力加固梁的试验",通过分析转向块的设置、体外索的形状、荷载类型、有效张拉预应力、体内非预应力钢筋的配筋率、偏心距、应力增量和混凝土度第几种影响因素,发现体外索和钢筋混凝土梁两者共同工作的规律:梁的刚度是决定体外索和钢筋混凝土梁两者共同工作的主要因素.本文结论对体外预应力基础理论发展有一定的借鉴意义.     

U型粘钢加固预应力混凝土梁抗弯性能试验研究

为了探讨不同损伤程度、粘贴钢板厚度和高度、有效预应力大小和加载方式等对粘钢加固部分预应力混凝土梁抗弯性能的影响,进行2片普通钢筋混凝土(RC)梁以及8片部分预应力混凝土(PPC)梁的U型粘钢加固抗弯试验和数值分析。结果表明:采用U型粘钢加固部分预应力混凝土梁能够有效抑制裂缝的扩展,显著提高加固部分预应力混凝土梁的正截面抗弯承载能力;部分预应力混凝土梁损伤后加固,其屈服荷载和刚度较未损伤加固梁均有不同程度的降低;初始有效预应力水平主要影响使用阶段的抗弯性能;非线性有限元模型能够预测U型粘钢加固梁的抗弯行为,计算结果与试验结果吻合较好;在实际工程中建议梁侧面粘贴钢板高度不超过梁高的1/3为宜。     

PVA-ECC钢筋网加固钢筋混凝土梁截面刚度计算

对3根聚乙烯醇纤维水泥(PVA-ECC)钢筋网加固的钢筋混凝土梁和1根未加固的对比梁进行受弯性能试验研究。试验结果表明,PVA-ECC钢筋网加固方法能有效地提高钢筋混凝土梁正截面承载力和截面刚度,较好地约束裂缝的发展,具有良好的加固效果。在试验研究的基础上,分析PVA-ECC钢筋网加固梁截面刚度的变化规律。研究结果表明:加固梁截面刚度随荷载的增加而变化,其延性较对比梁好。在试验研究和理论分析的基础上,以原构件受拉钢筋不存在初始应变为前提,对加固梁截面刚度进行分析计算,提出PVA-ECC钢筋网加固梁截面刚度的简化计算公式。计算结果表明,该公式与试验吻合较好,能够满足实际工程设计的需要。     

铁路预制梁预应力自动张拉系统技术研究

传统的预制梁后张法预应力施工人工干预较多,张拉误差大,难以保证制梁质量。通过市场调研、设备比选及现场试验研发适用于我国铁路预制梁的预应力自动张拉系统,以实现对预应力施加全过程智能化、精确控制。该系统包括高性能机械动力系统、传感器系统及智能控制系统,实现了梁体两端同步平衡张拉,预应力施加精准、均匀,力值和伸长量可精确校准。张拉数据自动化存储、传输并信息化管理。该系统还具有故障智能诊断、报警等功能。试验验证表明,预应力自动张拉系统功能全面,性能稳定、可靠,适应性强,高效便捷。     

往复荷载下钢筋增强ECC梁的抗剪性能研究

高延性水泥基复合材料(ECC)是一种具有假应变硬化特性和多裂缝开展机制的高性能纤维增强水泥基复合材料。将ECC替代混凝土用于建筑结构,能有效避免因混凝土脆性导致的开裂和耐久性问题。本文对3根不同配箍率的钢筋增强ECC短梁进行低周反复荷载试验。结果表明:钢筋增强ECC(R/ECC)短梁比钢筋混凝土(RC)短梁具有更高的承载力、耗能能力和损伤容限能力。承载力的差异与斜裂缝开展密切相关,ECC梁细密裂缝处纤维的桥连作用使ECC能够持续提供稳定的抗剪承载力。基于有限单元法对RC梁和R/ECC梁的抗剪性能进行数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好。基于有限元法分析了剪跨比、箍筋直径和箍筋间距等参数对R/ECC梁抗剪性能的影响。     

玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁抗剪性能研究

为了获取玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪性能参数,并为玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的设计与施工提供理论依据,通过试验分析,研究了不同剪跨比、加固量、初始荷载等情况下梁的抗剪承载力变化规律,提出了玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪承载力修正计算公式。试验结果表明,梁的抗剪承载力受锚固方式、初始荷载和剪跨比的影响较大,采用玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁后,可以有效提高梁的抗剪承载力。