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。     

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...     

分段SFC预制壳壁抗震加固RC墩柱设计方法与效验

为了提高RC墩柱的抗震性能,对分段钢纤维混凝土(Steel Fiber Concrete,SFC)预制壳壁抗震加固RC墩柱的设计方法及加固效能展开研究。首先研制开发了一种新型RC墩柱抗震加固措施——RC墩柱塑性铰区域外包分段SFC预制壳壁(预制壳壁内设置无黏结钢筋),通过理论推导与分析建立了该新型RC墩柱抗震加固措施的加固设计方法;然后选取实际钢筋混凝土桥梁中的RC墩柱为原型,通过加固前后RC墩柱模型的伪静力试验进行对比研究,依据试验获得的力-位移滞回曲线、骨架曲线对比分析承载力、延性以及耗能能力,校验这种新型RC墩柱抗震加固措施的有效性;并且依据分段SFC预制壳壁抗震加固RC墩柱伪静力试验数据确定的其力-位移骨架曲线,分析探讨该新型RC墩柱抗震加固措施设计方法的合理性。研究结果表明:分段SFC预制壳壁抗震加固措施能在不改变RC墩柱塑性铰位置的前提下,实现承载力、延性和耗能能力的明显提高;根据试验数据验证了所推导的加固墩柱的屈服弯矩及最大弯矩计算公式的有效性,从而在一定程度上例证了分段SFC预制壳壁抗震加固RC墩柱的承载力设计方法。研究结果可应用于分段SFC预制壳壁抗震加固RC墩柱的实际工程中,从而为提高RC桥梁的抗震性能提供可靠的技术支持。     

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。     

不同材料环向缠绕加固混凝土墩柱抗震性能比较研究

通过对连续玄武岩纤维丝束、钢丝绳及碳纤维布缠绕加固混凝土墩柱抗震性能的对比试验,研究不同材料种类及用量对加固效果的影响,结果证实连续玄武岩纤维丝束及钢丝绳两种材料缠绕抗震加固的有效性,而这两种材料较碳纤维布具有更好的性价比,同时,介绍了国内外最新发展起来的一些墩柱加固技术,对各种加固技术的优缺点及适用条件进行了比较分析。     

PUFA加固钢筋混凝土柱抗震性能数值模拟

汶川特大地震后,交通运输部颁布了新的<公路桥梁抗震设计细则>,采用了两水平设防,两阶段设计的抗震设计理念,由单一的强度设计修改为由强度和变形等多指标控制的抗震设计方法.但是,对于现役钢筋混凝土桥墩而言,如何通过科学的抗震加固方法来增加其变形能力乃是提高我国整体桥梁结构抗震水平的关键.采用新型材料PUFA材料,对现役钢筋混凝土桥墩进行了抗震加固设计.为了验证其抗震加固效果,利用OpenSees软件对每个加固模型分别进行了PUSHOVER数值解析,并与常用的混凝土加大截面法和粘贴碳纤维加固法的加固效果进行分析比较.研究结果表明:利用PUFA进行抗震加固不仅可以切实提高钢筋混凝土桥墩的韧性,而且比常规的抗震加固方法具有更好的抗震加固效果.     

抗震加固对简支旧桥地震易损性的影响

我国早期建设的简支梁桥大多未进行抗震设计,对其进行抗震加固(如钢套管、碳纤维布、铅芯橡胶支座等)可减轻其震害。通过对加固前后的桥梁进行地震易损性分析,可以评价不同的抗震加固方法。首先参考桥梁抗震加固规范,对几种常见的抗震加固桥梁(如钢套管、碳纤维布等)进行建模;再采用增量动力分析(IDA)方法绘制加固前后的桥梁易损性曲线,定性对比分析得出:对墩柱进行加固会增加支座破坏概率;铅芯橡胶支座可大幅降低构件和结构的易损性;碳纤维加铅芯支座的组合加固方案可以最大程度降低桥梁结构的易损性,在不考虑经济条件的情况下为最优抗震加固方案。     

被动分肢墩的抗震设计原理和试验研究

提出了一种新型抗震墩柱———被动分肢墩的抗震设计思想,通过对墩柱截面功能的合理设计,利用地震荷载对其中“牺牲”部件的破坏,调整墩柱结构的抗推刚度和动力特性,提高墩柱的抗震性能。拟静力试验表明:与普通延性墩柱相比,被动分肢墩具有更好的延性和耗能能力。     

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。     

钢筋混凝土墩柱加固滞回耗能试验

针对钢筋混凝土墩柱因延性不足而常在地震灾害中遭到破坏的现象,分别采用玻璃纤维、芳纶纤维和环向箍筋3种不同材料对模型墩柱进行加固,通过拟静力试验,分析滞回耗能,从而研究其抗震延性,得出：3种不同材料的加固方法对墩柱抗震性能有不同程度的改善,其中芳纶纤维加固的墩柱平均耗能系数最大、抗震性能最好。     

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。     

无黏结预应力桥墩桥梁结构耐震时程分析

为了研究耐震时程法对于预应力钢管混凝土自复位桥墩桥梁地震响应捕捉的可行性,拓展其在结构领域的研究范围,进行了此方法在配有无黏结预应力桥墩桥梁的地震适用性分析。以一座采用预应力钢管混凝土桥墩的典型四跨连续梁为研究对象,在OpneSees软件中建立其三维有限元模型,并采用通过与增量动力分析(IDA)结果对比的方法,验证了ETM预测自复位桥梁地震响应的可行性;在可行性验证基础上,进一步采用耐震时程法分析了桥墩中引入预应力对自复位桥梁体系地震响应的影响。结果表明:耐震时程法可用于进行预应力自复位桥墩桥梁结构抗震性能评估,其能较好地预测出自复位桥梁结构的预应力大小和残余位移等地震响应。墩柱中的预应力对桥梁地震响应的影响与支座形式和地震动强度有关,对于上部结构,预应力能够减小主梁位移,但会增大固定支座的剪力;对于下部结构,顶部为滑动支座的墩柱受预应力影响较小,而顶部为固定支座的墩柱会因施加预应力而显著增大地震内力。因此,在进行此类桥梁抗震设计时,需综合考虑结构体系布置和桥址处地震基本烈度。     

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。     

混凝土桥梁粘贴加固技术的研究进展

粘贴加固技术是混凝土桥梁结构维修加固中常用的简捷、有效的一种技术方法。近年来，纤维增强复合材料(FRP)粘贴加固技术的研究及应用已成为业内的热点。结合工程管理实践及有关资料，对混凝土粘贴加固技术的研究进展进行了概要地总结介绍。     

混凝土填充高度对部分填充圆形钢管混凝土桥墩柱抗震性能影响的试验研究

为了研究混凝土填充高度对部分填充圆形钢管混凝土桥墩柱抗震性能的影响,根据混凝土填充高度的不同设计了4根桥墩柱试件,其中1根空钢管桥墩柱和3根部分填充圆形钢管混凝土桥墩柱。通过在桥墩柱顶施加恒定的轴向压力及水平低周往复荷载的拟静力试验获得各试件荷载-位移滞回曲线及破坏形态等试验数据。利用各试件荷载-位移骨架包络曲线和耗能能力等试验结果,分析了混凝土填充高度对该类桥墩柱抗震性能的影响。结果表明:混凝土的填充没有改变桥墩钢管局部失稳的破坏形态,但延缓了钢管失稳变形的发展;同时随着混凝土填充高度的增加极限承载力、延性、耗能能力等都有较大提高,达到极限承载力后,承载力下降随着混凝土填充高度的增加变缓,表现出良好的抗震性能。     

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。     

都江堰白沙大桥震后检测加固与结构安全验算

以都江堰白沙大桥为例,对该桥上、下部结构的几何偏位进行了量测,采用低应变反射波法对其桩基完整性进行检测,并以现场挖深验证桩基检测结果的准确性;对该桥上部结构进行了全桥结构安全验算复核,针对该桥下部结构是否满足新的抗震标准,对其进行抗震验算;最后,根据检测及验算结果,提出了相应的加固修复措施.研究结果表明:对于成桥桩基础检测,采用低应变反射波法及小波处理等技术可有效地判别桩基础的缺陷及状况.该桥上部结构各项验算指标均满足规范要求,墩柱、桩基均满足新的抗震设防标准,并为其加固修复提供了理论依据.     

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。     

高速公路收费站改扩建项目的建筑抗震加固分析与设计

基于重庆某高速公路收费站改扩建项目,对其抗震加固进行了分析和设计,运用抗震理论和时程分析法对网架结构进行抗震性能分析,并提出一些加固改造的建议。在加固后,建立该收费站网架整体空间计算模型,对该网架结构进行地震分析,通过加载EL-Centro波对结构在多遇地震下抗震性能进行分析比较,研究在多遇地震地震作用下结构杆件内力的变化。分析表明,在2.15 s和2.24 s处,杆件多数出现应力峰值。变形最大的杆件272结构最大应力为214.5 MPa,小于材料屈服强度235.5 MPa,结构达到7°的抗震要求。