FRP加固病害混凝土受弯构件的抗弯性能研究

为了研究碳纤维加固梁体的机理，应用弹性力学理论，分析粘贴碳纤维加固钢筋混凝土梁前后以及考虑预栽作用下加固梁的受弯全过程，运用目前广泛接受的计算方法计算了梁体极限荷载承载力，并将计算结果与试验结果进行了比较。结果表明，采用FRP加固的钢筋混凝土梁的刚度较普通钢筋混凝土梁的刚度都有明显提高，纤维布同时对承受以抗弯为主的构件具有增强刚度、控制挠度的作用。另外，FRP加固对梁的刚度有较大影响，特别是对屈服阶段的刚度影响较大。     

钢筋超高性能混凝土梁受弯试验和有限元分析研究

该文以钢纤维体积掺量、配筋率为基本参数,进行了12根钢筋超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)试验梁和2根普通钢筋混凝土(RC)试验梁的受弯性能试验研究。试验结果表明:UHPC试验梁的开裂、屈服和破坏荷载以及结构刚度均比RC试验梁大,UHPC试验梁的屈服和破坏荷载、延性和抗裂性均随着钢纤维掺量和配筋率的增加而提高。有限元模型参数分析结果表明:配筋率对UHPC试验梁屈服荷载与破坏荷载影响较大,而钢纤维掺量对开裂荷载影响较大;钢筋屈服强度可有效提高UHPC试验梁的延性;UHPC受拉强度的增加对开裂荷载的提高比屈服荷载和破坏荷载明显。最后,提出正截面抗弯开裂弯矩与极限承载力的计算公式,为UHPC桥梁设计规范的制定提供参考。     

预应力纤维薄板加固T型梁桥技术探讨

预应力FRP片材加固技术可以使FRP的抗拉能力得到充分发挥,提高加固效率。采用体外钢绞线直线加载方式,对广东省东莞市内一座实桥的16 m T梁进行体外加载,成功地采用间接预应力方式对碳纤维薄板(CFL)施加了预应力,并对预应力CFL增强RC梁的力学性能进行了理论分析及实验验证。研究结果表明,与无预应力CFL加固件相比,预应力CFL加固RC受弯构件,可以明显改善RC梁在使用阶段的力学性能,但其极限荷载几乎不变。     

HTRCS加固RC梁二次受力抗弯性能试验与分析

高强度超韧性树脂钢丝网混凝土(简称HTRCS)是一种有效的加固钢筋混凝土结构的方法,对用HTRCS加固的二次受力RC梁进行了抗弯试验,分析了这种加固技术对二次受力RC梁受弯承载力的影响和作用。试验结果表明,与一次受力梁相比,HTRCS对二次受力RC梁的加固效果会有所降低,但加固后梁体的极限荷载和屈服荷载分别提高了34.2%和17.5%。HTRCS能显著提高二次受力RC梁的受弯承载能力,增强构件的刚度,提高梁体的抗裂性能。     

碳纤维薄板增强RC梁的抗弯疲劳寿命

纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土构件的耐久性问题,备受国内外土木工程界的关注.对常幅周期荷载作用下碳纤维薄板(CFL)增强RC梁的抗弯疲劳破坏机理进行了初步探讨,提出了该类构件的开裂疲劳寿命、容许疲劳寿命和极限疲劳寿命等概念,并给出了其抗弯疲劳寿命曲线.     

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。     

粘贴纤维布加固RC梁的受弯裂缝计算方法

针对目前关于粘贴纤维布(FRP)限制钢筋混凝土(RC)梁裂缝开裂的作用缺乏理论探讨和定量分析的问题,根据混凝土裂缝开裂机理建立了粘贴纤维布加固梁的裂缝开裂全过程表达式,在5片粘贴纤维布加固的RC简支T型梁试验中定量研究了不同受力阶段下的裂缝宽度和裂缝间距,理论分析和试验研究都考虑了初始荷载对裂缝开裂的影响。分析表明:纤维布粘结应力是裂缝间距和宽度减小的主要原因,粘贴纤维布加固后梁的裂缝开裂分为两个阶段。最后,提出了粘贴纤维布加固RC梁的受弯裂缝宽度计算方法。     

在役空心板实体梁破坏机理试验研究

为评估某在役桥梁的使用状况,对其一跨预应力混凝土(后张)空心板边梁开展破坏性试验,获取空心板裂缝、应变、残余变形与承载力的变化规律,并结合数值模拟,通过刚度折减程度分析,研究了空心板正常使用极限状态的承载力、受力特性及破坏机理,结果表明:该空心板梁刚度折减程度较大,服役期挠度已达L/1 000,通车舒适性、安全性已受到影响;残余挠度大于5 mm后刚度折减明显,据此分析,该空心板梁曾受单轴重力40 t (或以上)的车辆荷载作用,桥梁正常使用承载力不足;通过刚度分析评估梁桥承载力是可行的,对类似桥梁判断加固、拆除有重要的借鉴意义。     

基于扩展离散元法的钢筋混凝土梁裂缝分析方法

针对传统数值模拟方法难以准确模拟钢筋混凝土(RC)梁开裂的问题,提出一种改进的扩展离散元法(EDEM)。该方法引入拉伸-剪切破坏准则,建立六边形块体模型,块体接触处存在潜在裂缝,根据EDEM计算流程,将满足破坏准则的潜在裂缝转化真实裂缝,实现裂缝的模拟。采用该方法建立二维RC梁模型,开展RC梁四点弯曲试验,结合理论计算,对其开裂模式、跨中位移及固有频率变化规律进行对比。结果表明:随着荷载增大,RC梁底部产生裂缝,当裂缝穿过梁宽度方向3/4时,向加载点方向延伸;基于RC梁跨中位移变化和固有频率连续下降的特征,可确定裂缝扩展和纵向受拉钢筋屈服导致的结构刚度降低过程;EDEM数值模拟结果与理论、试验结果基本吻合,该方法可有效模拟RC梁开裂和扩展过程。     

用于混凝土小箱梁预制的既有桥梁承载力分析

为积极践行绿色施工理念,减少占用施工临时用地,珠海市洪鹤大桥工程HHTJ1标利用既有桥梁作为混凝土小箱梁的预制场地。因小箱梁预制施工荷载较大且存在偏载的情况,为掌握既有桥梁结构的承载能力,确保既有桥梁结构安全,同时满足预制小箱梁施工对场地的要求,采用Midas/Civil软件建立有限元模型,对既有桥梁结构的强度及刚度进行分析。结果表明:既有桥梁结构在自身荷载及混凝土小箱梁预制施工荷载的作用下,混凝土结构为全截面受压状态,结构强度及刚度处于规范允许范围,其承载能力满足混凝土小箱梁预制施工要求。     

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。     

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。     

持续荷载与氯离子共同作用下RC梁抗弯试验研究

开展了超载和氯离子侵蚀共同作用下RC梁的抗弯破坏试验,研究了荷载等级对RC梁钢筋锈蚀率、挠度以及剩余承载力的影响.首先,进行无氯离子侵蚀作用梁的抗弯极限承载能力试验,并基于规范对挠度的规定确定了RC梁超载状态与正常使用荷载状态之间的界限.在此基础上,采用电化学的方法实现钢筋的加速锈蚀,并进行了正常使用荷载状态及两级超载作用下RC梁受氯离子侵蚀后的抗弯试验.结果表明,超载对钢筋的腐蚀,挠度的增长有放大作用,对承载力的减小有着明显的影响.实际工程中的结构绝大多数都是承受荷载与腐蚀的共同作用,在对结构进行耐久性评估时,应同时考虑以上两种因素.     

考虑刚度损伤的装配式T梁桥横向分布计算

现有关于装配式T梁桥横向分布的研究多集中在新建桥梁,考虑在役T梁桥发生主梁刚度损伤条件下的荷载横向分布问题少有研究,为提高在役装配式T梁桥内力计算精度并更好地服务于桥梁的加固计算,基于贵州在役的某5片T梁组成的装配式多梁桥,考虑其在役期间梁体裂缝引起的刚度分配,对梁体裂缝进行定量统计并确定其刚度折减系数,假设横梁刚度无穷大,认为主梁挠度由两部分产生,即梁体完好情况下的挠度和刚度损伤那部分引起的附加挠度,继而在传统刚性横梁法的基础上利用结构力学公式推导出合理的理论方法。最后将本研究推导理论结果与传统刚性横梁法,修正的刚性横梁法,ANSYS有限元数值方法进行计算分析,再结合实桥荷载试验数据进行对比,结果表明:(1)传统刚性横梁法与试验相比误差最大,最高达到9.2%,这是因为理论计算未考虑桥梁服役期间的裂缝段引起刚度损伤;(2)考虑刚度损伤的修正刚性横梁法与实桥荷载试验误差最小,在1.3%~3.7%之间,这是因为考虑刚度损伤的同时还综合考虑了钢筋及预应力筋,桥面铺装和横隔板对截面刚度的贡献,更贴合实桥的服役特点。因此,建议评估在役装配式T梁窄桥荷载横向分布及承载力分析时采用本研究的方法更为精确,传统计算方法在桥梁设计时偏安全。     

FRP拉挤型材与桥面板的静载试验研究

纤维增强复合材料(FRP)桥面板是近年来开始在桥梁工程中应用的一种新型桥面板结构。本文通过对FRP桥面板模型的静载试验,研究了它的变形和应力分布情况,分析了在荷载作用下FRP桥面板的整体受力与变形情况,为FRP桥面板的设计与应用提供参考依据。     

表层嵌贴CFRP板加固梁有限元分析

利用ANSYS有限元软件模拟加固梁,考虑砼材料的非线性行为,利用生死单元实现不同损伤下的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固作用,通过Combin39单元模拟CFRP板与砼之间的胶层,研究不同参数下加固梁模型开裂、屈服、极限荷载值及跨中挠度,分析RC梁损伤程度、砼强度、粘结长度、槽边距离对加固梁抗弯性能的影响。结果表明,在钢筋屈服之前CFRP加固梁的刚度几乎不受这4个参数的影响,但在钢筋屈服之后CFRP加固梁的刚度随着粘结长度及砼强度的增加而增大,随着损伤程度的增加而降低,满足最小槽边距时对加固梁的刚度影响不大;损伤程度从预加极限荷载值的0提高到70%,加固梁的极限荷载值降低19.7%;CFRP板粘结长度增加38%,加固梁的极限荷载值提高23.7%;砼强度从C30提高到C50,极限荷载值提高28.1%;槽边距从20mm增加至40mm,极限荷载值提高16.9%。     

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桥梁上部结构的设计、施工与试验

位于韩国江原道宁越郡的一座桥梁于2002年5月22日建成通车.该桥上部结构是GFRP(玻璃纤维增强聚合物)波纹心板夹层结构.鉴于该桥的独特之处,论述了其设计方法和施工工艺.基于现场荷载试验和有限元分析,论证了结构的有效性.此外,讨论了货车活载对FRP(纤维增强聚合物)夹层结构的动力效应和构件之间的连接细节.最后介绍了项目所需的时间、劳动力和投资,阐述了具有FRP上部结构的桥梁将在经济方面具有竞争力的原因.     

碳纤维布加固RC梁受弯性能参数分析

建立了碳纤维布加固RC梁的ANSYS模型,选择合适的单元材料(碳纤维布选择Shell41单元,砼选择Solid65单元,钢筋选择Link8单元),选取6个可能对碳纤维布加固钢筋砼梁抗弯性能影响较大的参数,得出了试验梁的荷载挠度曲线和极限承载能力计算值,研究了这些参数变化对加固梁承载力、刚度的影响。     

考虑护栏刚度影响的荷载横向分布分析

本文针对预应力混凝土连续箱梁,建立空间梁单元和三维实体有限元仿真模型并结合桥梁荷载横向分布理论,分析了墙式防撞护栏刚度对结构横向分布系数的影响,提出了考虑护栏刚度的荷载横向分布计算方法。计算结果与实测结果对比分析表明:考虑护栏刚度的荷载横向分布系数计算结果与实测值吻合较好,此荷载横向分布计算方法可应用于桥梁设计计算和结构承载力评定。