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.     

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.     

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。     

基于刚度的大应变FRP约束混凝土模型及其在桥梁抗震加固中的应用

大应变纤维增强复合材料(LRS FRP)由于断裂应变大的特点(＞5％),可能在桥墩结构抗震加固中带来较好的延性,近年来成为国内外研究的热点.大应变FRP约束混凝土应力-应变关系设计模型是加固桥墩抗震分析的基础.通过LRS FRP约束混凝土的单调轴压试验,研究了FRP约束刚度参数对应力-应变关系的影响.与基于强度的设计模...     

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。     

FRP简介及其在桥梁工程中的应用综述

纤维增强塑料(FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀和抗疲劳等优良性能,近些年来受到土木工程界的普遍关注。笔者在文中介绍了FRP的种类和基本性能,包括物理力学性能、持时性能和耐久性能,分析和总结了FRP片材、FRP棒材及FRP型材在桥梁工程中的应用情况和最新研究成果。FRP片材主要用于混凝土结构的受弯加固、受剪加固及抗震加固等;FRP棒材可用作RC结构中的增强筋、PC结构的预应力筋或缆索承重桥的主要受力构件;FRP型材主要用于恶劣环境条件下替代钢筋网片、用作桥面板及FRP管混凝土组合结构。     

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%。     

用FRP材料加固石拱桥:单面接触模型及极限分析

给出用FRP材料加固的石拱桥的破坏模式及其极限荷载的估计方法。采用有摩擦单面接触有限元模型来模拟可能出现的裂缝。采用FRP材料加固拱腹和/或拱背,加固后拱的破坏模式有:石块滑移、石块压溃、FRP材料剥离及FRP材料断裂。计算得出的破坏模式与有关文献中给出的实验结果相同。     

FRP片材在桥梁加固工程中的应用

采用FRP片材外贴在混凝土结构的表面对其进行加固和修补是近年来出现的一种先进的加固补强方法。在综述了国内外有关纤维布或纤维薄板的基础研究及其在桥梁加固工程中的应用研究现状后 ,针对我国尤其是广东省的公路旧危桥加固维修工程的需要 ,从国内有关FRP加固技术的积累和性能价格比等方面 ,论述了FRP片材在桥梁加固工程中的应用前景 ,并指出了以后的发展方向。     

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。     

波形齿夹具锚在碳纤维片材加固技术及预应力技术中应用研究

FRP片材是目前高强度复合材料在实际工程中应用最广泛的材料类型,波形齿夹具锚正是针对FRP片材开发的一种锚具,解决了FRP片材在实际工程中难于夹持和锚固的难题.以波形齿夹具锚为核心,我们开发出一系列新的FRP加固技术及其预应力技术,并进行了广泛、深入的试验研究.现选取部分试验对这些研究成果进行简要介绍.     

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。     

外贴FRP加固桥梁界面应力的计算模型研究

现有大部分外贴FRP加固梁界面应力的理论计算模型都因假设胶层应力沿厚度方向为常数而无法得到准确的界面应力分布规律。针对这一情况,提出了一种更为合理的外贴FRP加固梁界面应力计算模型。不同于一些已有模型假设被加固梁和FRP板曲率相同,该计算模型将被加固梁、胶层、FRP板当成三层独立的线弹性欧拉-伯努利梁,分别考虑了各层梁不同的转动。在建立胶层上下界面的位移协调方程中考虑了界面的柔度,通过求解由界面位移协调方程推导而来的耦合控制微分方程组,得到了FRP加固梁各层内力和界面应力的解析解。该文提出的新模型全面考虑了胶层所受的轴力、剪力和弯矩,可以得到梁-胶层界面和FRP板-胶层界面不同的应力分布规律。与有限元模型和已有方法的计算结果比较表明,该模型计算结果是合理的。     

纤维增强塑料(FRP)混凝土结构疲劳性能研究进展

FRP混凝土结构的疲劳性能是结构非常重要的一个性能,目前国内外对这方面的研究还较少,本文简要从FRP新建结构和FRP加固混凝土结构两方面介绍了国内外对FRP混凝土结构疲劳性能的研究进展,并对今后拟开展的研究工作提出了建议。     

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。     

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...     

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。     

温差作用下外贴FRP加固混凝土桥梁界面黏结性能研究

对于暴露在强日照或温差较大环境下的纤维增强聚合物(FRP)加固混凝土桥梁结构,黏结界面中会因温差作用产生一定的温度剪切应力,将减弱界面的后续承载能力。为研究温差作用对FRP加固混凝土界面黏结性能的影响,考虑界面滑移,解析推导了温差作用下弹性-软化-脱黏全过程的界面滑移、黏结应力及FRP应力应变的计算公式,结合试验结果和数值模拟验证了解析式的正确性。分析了环境温差和黏结层数对界面黏结性能的影响,揭示了温差作用下界面黏结剪应力以及FRP正应力的变化规律。解析分析结果表明,温度应力会对界面黏结性能产生不利的影响,实例中界面黏结剪应力最大值能够达到FRP加固混凝土界面剪切强度的51%;粘贴FRP用胶粘剂的玻璃化温度T_g是影响界面黏结性能的关键,当温度未进入胶粘剂玻璃化温度转变区前,界面黏结剪应力呈非线性弹性增长阶段,增加黏结层数可提高界面黏结剪应力;在温度进入胶粘剂玻璃化温度转变区域后,界面滑移呈接近线性分布,界面黏结剪应力分布出现下降段,同时界面黏结强度大幅降低。因此,在实际桥梁工程加固中,须充分考虑环境温差变化对加固结构黏结性能的影响,不可盲目增加FRP黏结层数,且应尽可能采取玻璃化转变温度较高的胶粘剂材料。     

意大利帕多瓦文物桥——卡斯塔格纳拉桥的维修加固

意大利帕多瓦的卡斯塔格纳拉桥是一座文物圬工拱桥,建于1859年,为确保该150余年历史圬工拱桥的安全运营,采用FRP对该桥进行维修加固。维修加固前,采用有限元软件建立桥梁模型,分析既有结构的承载能力,其中桥台采用二维弹性单元模拟,桥拱采用二维非弹性单元模拟,桥梁非线性平面受力分析中采用8节点四边形壳单元和6节点三角形壳单元。桥梁维修加固施工内容包括沿桥台和跨中布置边界锚固筋、灌浆加固以及用FRP布加固拱背、拆除并重建预应力混凝土面板。桥梁维修加固前后分别进行了静、动载试验,试验结果显示:桥梁维修加固后跨中及L/4处挠度值减小,桥梁最大承载能力提高到1 205kN(未加固时为1 155kN),FRP加固石拱桥能大幅提高其抗弯和抗剪承载力。