碳纤维布与钢板不等长复合加固钢筋混凝土梁变形分析与计算

碳纤维布与钢板不等长复合加固钢筋混凝土梁是一种新型的加固方法,通过14根碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁的试验研究,对钢筋混凝土梁在碳纤维布与钢板不等长复合加固后截面刚度的变化规律进行了分析,并与普通混凝土梁以及等长复合加固梁进行比较。试验结果表明,该复合加固方式可较大幅度地提高梁截面刚度,且截面的刚度变化趋势与普通混凝土梁是一致的,同时不等长复合加固梁的刚度在底面钢板屈服以前与等长复合加固梁的刚度相当,只是在钢板屈服以后稍小于等长复合加固梁的刚度。由于不等长复合加固梁类似于变截面变刚度梁,因此利用相当变刚度梁的变形计算公式对其变形进行计算,计算结果与试验结果吻合较好,可为工程应用提供参考。     

碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

对碳纤维布与钢板复合加固的钢筋混凝土梁的抗弯性能进行试验研究,探讨了混凝土强度、纵筋配筋率、碳纤维布用量、钢板用量、锚固方式等对复合加固的钢筋混凝土梁的破坏机理、受力性能的影响。试验结果表明:碳纤维与钢板复合加固钢筋混凝土梁能有效地提高截面承载力,约束裂缝的发展,提高刚度;加载点及端部采用的U型钢板箍较好地防止了梁中剥离破坏的发生。同单种材料加固梁相比,复合加固梁的抗弯性能有较好的改善。     

CFRP加固钢筋混凝土梁疲劳刚度的试验研究

研究目的:碳纤维布加固混凝土结构是一种新型结构加固方法.粘贴碳纤维布是提高混凝土梁疲劳性能的有效方法, 可用于延长损伤混凝土结构的使用寿命.研究结果:CFRP加固混凝土梁在疲劳荷载作用下, 正截面平均应变仍符合平截面假定.加固梁在疲劳荷载作用下刚度降低,裂缝宽度增大.得到了CFRP加固钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的疲劳刚度计算方法和计算公式,计算结果与试验结果符合良好.     

碳纤维与钢板复合加固钢筋混凝土梁裂缝的试验研究

通过1根原梁、3根碳纤维与钢板复合加固梁和3根碳纤维加固梁的受弯性能试验,研究碳纤维与钢板复合加固钢筋混凝土梁的裂缝发展机理及裂缝宽度计算方法。研究表明,加固梁的裂缝间距和裂缝宽度均小于原梁,但次生裂缝有所增加;复合加固梁的裂缝发展速度比碳纤维加固梁缓慢,说明复合加固的限裂作用优于碳纤维;随着负载的增加,加固梁裂缝的发展速度加快,限裂作用随之减弱,最大裂缝宽度曲线出现突变,说明负载降低了加固的限裂作用,但负载对复合加固限裂作用的影响比碳纤维加固小。基于传统裂缝计算理论,引入复合加固粘结作用相关系数和负载影响系数,推导出考虑复合加固粘结作用及负载影响的复合加固梁裂缝宽度计算式。该公式的计算值与试验值吻合较好,计算方法简便,可用于工程设计。     

碳纤维布与钢板粘结拉伸承载力计算

为分析碳纤维布与钢板复合加固方法中的碳纤维布与钢板的协调性,进行5组碳纤维布和钢板粘结复合材料试件的单轴拉伸试验,研究碳纤维布与钢板粘结复合材料的破坏特征、受力性能和破坏机理。试验结果表明:复合材料的破坏形式为碳纤维布被拉断或碳纤维布与钢板发生剥离破坏;与对比钢板相比,复合材料的极限承载力提高显著,屈服后的刚度提高也较大,而屈服荷载提高较少;随着碳纤维布层数的增加,复合材料的极限承载力增长较快。在试验研究的基础上,提出复合材料屈服荷载和极限承载力的计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好,标准差和变异系数均小于0.035,可供工程参考应用。     

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。     

火灾作用后CFRP加固钢筋混凝土梁的试验研究及数值分析

结合对结构火灾损伤的分析,采用有限元方法对火灾后CFRP(Carbon Fiber Reinforeed Plasties)加固钢筋混凝土梁荷载与应变、挠度的关系进行了数值分析,并与试验结果进行了比较,吻合良好。加固后的混凝土梁在钢筋屈服后,仍然有一定的荷载容量。这种荷载承受能力可一直持续到结构破坏,这主要是碳纤维布在后期发挥的作用,用碳纤维布加固受火后的混凝土梁,能明显提高极限承载力,在钢筋屈服后对梁的刚度有较大幅度的提高。CFRP加固梁在加载过程中裂缝发展较为缓慢,裂缝数量多且密集,裂缝宽度明显小于未加固梁,这是由于CFRP的约束作用限制了梁底及梁侧裂缝的进一步发展,有利于增强梁的刚度。用有限元方法对CFRP加固梁进行分析能够达到比较精确的理论分析结果。该试验与理论分析结果对加固钢筋混凝土梁的研究具有十分重要的参考价值。     

碳纤维布加固混凝土连续梁塑性性能试验及有限元分析

为研究碳纤维布加固情况下钢筋混凝土连续梁的塑性性能,制作了3根2跨连续梁,对试验梁跨中控制截面采用碳纤维布进行加固,通过试验梁的每跨三分点的静载试验,得到了试验梁在不同受力阶段的荷载、裂缝分布、变形等试验数据.基于实测数据.利用ANSYS有限元分析软件开展碳纤维布加固钢筋混凝土连续梁的有限元分析,得到钢筋应力变化、中支座控制截面挠度变化及各特征时刻的承载力等.结果表明:利用碳纤维布加固混凝土连续梁并未显著提高构件弹性状态下的承载力,而对塑性状态下的极限承载力则有明显提高,且加固后的连续梁呈现明显的内力重分布.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁徐变后的疲劳性能研究

粘贴碳纤维布加固混凝土梁粘贴界面的长期性能,特别是承受长期荷载后的抗疲劳性能是这种加固方法能否推广应用的关键问题,基于此对碳纤维布加固钢筋混凝土梁徐变后的疲劳性能进行了试验研究.研究结果表明:粘贴碳纤维布的钢筋混凝土梁具有良好的疲劳性能,经过相同次数的疲劳荷载后,没有经历徐变过程的加固梁与未加固梁相比,前者的挠度比后者...     

CFS-AFS混合加固钢筋混凝土梁受拉面应力分析

针对碳纤维布和芳纶纤维布混杂加固钢筋混凝土梁的一种新型加固方法,通过建立不同材料本构方程,对单层及双层加固模型做了非线性有限元数值计算。分析了在不同加固形式下,加固梁受拉区混凝土拉应力及混杂纤维布抗拉应变分布情况,并将计算结果与试验结果进行了对比。结果表明,非线性有限元计算与试验吻合较好,混杂加固具有良好的混杂效应,碳纤维布高强度的特点得到充分发挥。     

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。     

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。     

CFRP板侧面加固混凝土梁受弯性能的试验研究

采用在混凝土构件侧面粘贴碳纤维板这种新形式对受弯构件加固,研究该构件的受力性能。试验研究共设计9根适筋梁。试验重点研究加固梁的极限荷载、变形和碳纤维板粘贴形式对加固效果的影响。试验结果表明,使用碳纤维板侧面加固混凝土梁的破坏形态比较复杂,影响因素较多,变形仍然符合平截面假定;采用该加固方式可以显著提高梁的承载力,同时梁的刚度也较大幅度提高,仍保持良好的延性;加固梁的承载力和刚度随碳纤维板用量的增加而增大,但两者也不呈比例,碳纤维板的用量有一个限值。该结果可为实际工程应用,特别是当构件底面有障碍物无法加固底面时提供参考。     

端锚有粘结预应力纤维片材加固混凝土梁的受弯承载力

以现有的试验结果为基础,研究预张纤维片材在钢筋混凝土梁上的锚固方式及其加固梁的有效预应力取值。关于在片材两端进行机械锚固并沿其全长粘贴于梁底的纤维增强聚合材料与混凝土构成的复合截面,基于界面无滑移假定、平截面假定和材料应力—应变关系,分析了截面压区顶部混凝土纤维应变不同时对应的可能应变组合下的受弯极限状态。根据破坏时钢筋是否受拉屈服,分别给出了由片材拉断、混凝土压碎所引发的两大弯曲破坏类型的极限承载力表达式和界限破坏判别条件。通过分析19根矩形截面梁的试验数据及对这些试件进行的受弯承载力计算,得出承载力计算值与试验值之比的平均值为0.979,变异系数是0.064,说明承载力及破坏形态的计算值与试验结果吻合较好。只要考虑相应的材料参数,给出的公式还可用于预应力混合纤维片材加固的计算。     

复合砂浆钢筋网加固RC受弯构件粘结破坏研究

对用无机材料高性能水泥复合砂浆钢筋网加固的RC梁进行了正截面二次受力抗弯研究。试验包括10根用夏合砂浆钢筋网加固的梁和两根未加固的对比梁,采用U形三面的加固方式(复合砂浆钢筋网包裹了梁的受拉面及两个侧面),对加固梁进行解析分析,试验结果表明:复合砂浆钢筋网薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,提高抗裂性能;若加固钢筋使用过多,可能产生加固层端部锚固失效而破坏。据此,提出了与锚固破坏相关的界限加固配筋率,并对实际加固措施提出了建议。     

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。     

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。