CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝研究

为了对CFRP抗弯加固钢筋混凝土梁裂缝问题进行系统的试验研究及理论分析，采用批量相同截面尺寸试验梁，包括CFRP粘贴加固梁及未经过加固的对比梁进行抗弯承载力测试，试验过程以配筋率、加固量以及加固前有无预裂3种影响因素为控制参量。结果表明，CFRP粘贴加固可以有效地减小裂缝宽度。在对普通钢筋混凝土梁裂缝宽度计算模式分析研究基础上得到了CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝宽度的计算模式和计算公式，理论值与实测值吻合较好，能够作为经验公式在实际工程中进行更为经济合理的CFRP材料加固。     

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。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土箱形简支梁的试验研究

传统外部粘贴碳纤维增强复合材料加固技术无法充分发挥碳纤维材料性能,加固效果有限.对2根采用外部粘贴预应力碳纤维布加固的已开裂箱形梁进行了受弯模型试验,并研究了预应力碳纤维布加固对已开裂箱梁抗弯刚度及延性的影响.研究表明,对于受损较为严重的梁,采用预应力碳纤维布加固,碳纤维布对裂缝的扩张有一定的限制作用,对刚度较完好梁,加固后其刚度有所提高,能起到加固的效果,但其延性性能有所退化.在正常体位加固梁时,应该考虑碳纤维布的粘贴质量,对理论计算的刚度值进行适当折减.     

碳/芳纶混杂纤维布加固混凝土梁抗弯试验研究

通过对9根钢筋混凝土梁的抗弯试验,分析了单层与双层、1.2 m和1.6 m粘贴长度的碳/芳纶纤维布对钢筋混凝土梁抗弯刚度、初裂荷载以及极限荷载的影响,建立了加固梁数值计算的有限元模型.试验与数值计算表明,碳/芳纶混杂纤维布双层加固不仅可以获得较高的极限荷载,而且能有效地抑制初始裂缝的出现,改善加固梁的裂缝分布形态,主裂缝宽度明显减小.从纤维应变计算结果看,混杂纤维布中的CFS高弹模和高强度的特点得到了充分的发挥.     

预应力钢丝绳加固RC混凝土梁桥抗剪性能试验

在役桥RC梁因行车荷载及环境因素的作用,常常出现梁端斜裂缝,影响行车安全,为此对旧有桥梁进行抗剪加固已成为旧桥研究改造领域的研究热点之一。本文通过对预应力钢丝绳加固RC梁的抗剪试验,系统研究了抗剪加固的机理和原梁损伤度、钢丝绳布置方式对抗剪加固效果的影响。研究表明预应力钢丝绳对抗剪承载力提高的作用机理与钢筋混凝土梁的腹筋作用相似,可有效的延迟钢筋混凝土梁的斜截面开裂,提高极限抗剪承载能力;原梁损伤度对抗剪加固效果有一定的影响,原梁裂缝小于0. 2mm时,注胶效果不理想,提高幅度较小。从抗剪承载能力来看,U型闭合布束优于U部束(锚于腹板上)方案;钢丝绳间距在200mm以下时,减少间距对极限抗剪承载能力影响不大;当间距大于200mm后,随着间距的增大加固梁的抗裂荷载及承载能力的提高幅度逐渐降低。论文研究成果为桥梁抗剪加固设计提供了参考。     

CFRP加固钢筋混凝土梁抗冲击性能试验

为研究碳纤维复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)梁的抗冲击性能,使用落锤试验机对6根简支RC梁进行了试验研究,并基于显式动力分析方法对冲击过程进行仿真模拟,获得了不同工况下RC梁的冲击力、支反力、位移时程以及梁体开裂过程,并对加固RC梁的损伤演化及刚度变化过程、CFRP布加固工作机理、梁体位移恢复性能等进行了深入...     

纤维编织网-ECC加固RC梁受弯性能试验

为研究纤维编织网-ECC联合加固RC梁的受弯性能,对1根普通RC梁和9根加固梁进行了四点弯曲加载,分析了ECC高度和纤维编织网层数对加固梁破坏形态、裂缝分布和承载力等受弯性能的影响。试验结果表明：加固梁受弯破坏时裂缝细而密,且呈现ECC中多、混凝土中少的分布特点;和普通RC梁相比,加固梁纯弯段混凝土裂缝数量增加33.3%~66.7%;增加纤维编织网层数或ECC高度对提高加固梁裂缝数量影响较小;加固梁承载性能随纤维编织网层数和ECC高度增加而提高,当ECC高度与加固梁截面高度之比为0.5且布置3层纤维编织网时,加固梁开裂荷载、屈服荷载、极限荷载和普通钢筋混凝土梁相比分别提高111.11%、37.86%、36.13%;ECC高度和纤维编织网层数对加固梁抗弯刚度影响较小,但影响作用不同;加固梁抗弯刚度随纤维编织网层数增加略有增加,随ECC高度增加略有减小;增加纤维编织网层数或ECC高度可降低加固梁钢筋应变。受弯加载过程中加固梁截面仍保持平面,满足平截面假设。基于正截面受弯承载力计算理论,并考虑纤维编织网利用率,建立了加固梁受弯承载力计算公式。由该公式得到的计算结果与试验结果吻合较好。最后,基于该公式分析了加固梁极限弯矩对ECC高度和纤维编织网层数的敏感性,发现加固梁极限弯矩对纤维编织网层数变化敏感性较低。     

采用TRC面层的预应力CFRP筋嵌入式增强RC受弯梁性能评价

为了给钢筋混凝土受弯梁(RC)的复合加固设计和施工提供参考，针对采用TRC面层的预应力CFRP筋嵌入式增强RC受弯梁，考虑TRC层数和开槽间距等因素的影响，对1根普通RC梁和5根复合加固梁进行了四点弯曲加载试验，并对TRC面层的预应力CFRP筋嵌入式增强RC受弯梁破坏形态、承载能力以及使用性能进行了分析。研究结果表明：采用TRC面层的预应力CFRP筋嵌入式复合加固方法可以有效提升梁的承载能力，改善梁在使用荷载下的跨中挠度和最大裂缝宽度；复合加固梁极限荷载随TRC层数的增加有所提升，但较厚的TRC加固层更易发生剥离而退出工作，承载力会因此减小；开槽间距对复合加固梁刚度和承载力无明显影响，但较窄的槽边距会导致复合加固梁发生端部混凝土拉裂破坏，该类破坏导致梁承载力较低，应采取措施避免此类破坏的发生；相比于未加固梁，复合加固梁中性轴高度明显增大，钢筋屈服后，中性轴高度逐渐稳定，曲率变化加快；复合加固梁正常使用极限荷载下的跨中挠度和最大裂缝宽度均在规范规定的限值内，并且远远低于该限值，表现出良好的使用性能；复合加固梁正常使用极限荷载下跨中挠度和最大裂缝宽度的理论值与试验值差距较小，误差总体处于1...     

聚丙烯纤维增强的高强钢筋混凝土梁受弯性能研究

为研究聚丙烯纤维增强的高强钢筋混凝土梁的受弯性能,对6根矩形截面梁进行了集中荷载作用下试验研究。对比分析了聚丙烯纤维增强的高强钢筋混凝土梁的受弯承载力、正常使用阶段的裂缝宽度。研究表明:聚丙烯纤维增强的高强钢筋混凝土梁的受力性能与普通钢筋混凝土梁相同,其裂缝宽度、受弯承载力均可以按照现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中相关公式计算。掺入聚丙烯纤维可以减小裂缝间距和裂缝宽度,以满足裂缝宽度限值的要求;同时还可以提高试件的抗裂能力。     

预应力RPC-NC结合梁裂缝试验研究

为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)结合梁的开裂性能,以铁路32m的T形梁为原型,制作10根RPC-NC结合梁和1根纯NC梁进行抗弯试验。对比分析试验梁的裂缝分布形态、裂缝间距及短期裂缝最大宽度,并在铁路规范的基础上推求适合于预应力RPC-NC结合梁裂缝宽度的计算公式。结果表明:预应力度增大,RPC-NC结合梁裂缝分布的范围减小;RPC-NC结合梁的裂缝间距明显小于NC梁,RPC加入后裂缝更加密集,并伴随产生大量细小裂缝;RPC高度对于RPC-NC结合梁裂缝出现及稳定发展阶段影响很小,进入失稳扩展阶段后随着RPC高度的增加,RPC-NC结合梁裂缝宽度增长速率降低;纯NC梁裂缝进入稳定扩展阶段后的扩展速率和裂缝最大宽度都明显高于RPC-NC结合梁;在铁路规范中引入结合梁裂缝修正系数后,能合理计算RPC-NC结合梁短期裂缝宽度。     

混合配筋混凝土梁裂缝宽度试验及计算方法探讨

为了研究FRP筋与普通钢筋（HRB筋）混合配筋混凝土梁在受弯过程中的裂缝开展机理及其计算方法，设计制作8根混合配筋混凝土梁和3根普通钢筋混凝土梁。通过改变FRP筋种类、FRP筋直径、钢筋强度、FRP筋和钢筋配筋面积比以及截面配筋率等参数，对比分析试验梁抗弯承载力、裂缝分布、平均裂缝间距和裂缝宽度的变化规律。给出FRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯承载力建议计算公式，并结合相关试验数据对其预测值和试验值进行分析，证明建议计算公式的精确性和合理性。根据传统的钢筋混凝土梁裂缝宽度计算理论，结合现有试验结果，对21根混合配筋混凝土梁的受弯开裂特性进行综合分析，提出正常使用阶段平均裂缝间距l_m和受拉纵筋应变不均匀系数ψ的计算公式，修正裂缝宽度短期扩大系数τ_s，并在此基础上提出短期最大裂缝宽度的建议计算公式。结果表明：混合配筋混凝土梁正截面仍符合平截面假定；随截面配筋率的增大，混合配筋混凝土梁的平均裂缝间距和最大裂缝宽度均逐渐减小；单层配筋混合配筋混凝土梁的最大裂缝宽度比双层配筋大；平均裂缝间距建议计算公式精度较好；短期最大裂缝宽度建议公式的计算值与实测值吻合较好。相关研究成果可为混合配筋混凝土梁的设计提供一定的参考。     

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。     

高强混凝土梁在疲劳荷载作用下的裂缝宽度计算

为了分析讨论高强混凝土梁在疲劳荷载作用下裂缝变化的一般规律和特点,通过9根配有新Ⅲ级钢筋的高强混凝土梁的等幅疲劳荷载试验,研究了影响高强混凝土梁疲劳裂缝宽度的主要因素,并根据初始裂缝宽度和受压区混凝土应变增长系数建立了疲劳荷载作用下高强混凝土梁的裂缝宽度计算公式。最后,将计算结果与试验结果进行了对比分析,分析表明:该计算公式可以准确地预测高强混凝土梁从初期裂缝开展直至破坏的裂缝宽度发展规律,可为高强混凝土梁的设计提供一定的参考。     

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...     

加筋高性能砂浆加固RC梁抗弯性能及承载力计算

为统一中国对加筋高性能砂浆加固RC梁抗弯性能的认识,以中国学者所做95根加筋高性能砂浆加固的钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究为基础,分析加固粱的受力性能和破坏机理,在此基础上考虑一次受力、二次受力、持载程度、加固筋类型、加固筋数量、混凝土强度等级等因素影响,建立加固梁抗弯承载力计算公式、刚度计算公式和裂缝宽度计算公式,并与试验数据进行了对比。结果表明：该加固技术采用高强钢绞线、钢筋网、钢丝网作为受力材料,虽然三者受力性能存在显著差异,但加固构件力学性能和破坏机理相似,可按统一计算公式进行承载力设计;公式计算值与试验结果符合良好,可用于实际工程计算。     

UHPC模壳-RC叠合盖梁受力性能试验

由于整体预制RC盖梁对起重和运输设备要求高,而分段预制盖梁的拼接缝容易发生渗水且在节段分界面上纵筋不能连续传力,因此提出一种在UHPC模壳内部现浇混凝土的半预制叠合盖梁。开展带剪力键和不带剪力键的2个UHPC模壳-RC叠合盖梁和1个现浇RC盖梁对比试件的静力试验,并通过有限元模型分析了结合面黏结程度对叠合盖梁受力性能和破坏模式的影响规律。研究结果表明：UHPC模壳-RC叠合盖梁的破坏模式与现浇RC盖梁一致,均为剪压破坏;不带剪力键的叠合盖梁开裂荷载和极限承载力分别比现浇RC盖梁提高了42.1%和13.8%,同时可以有效降低裂缝宽度的扩展,但叠合盖梁存在界面脱开,核心混凝土拱起和UHPC模壳竖向开裂等现象;剪力键可以增大交界面黏结程度,有效减小最大裂缝宽度和交界面裂缝宽度的扩展速度,其交界面开裂荷载和极限承载力比不带剪力键的叠合盖梁提高50.0%和12.1%;理想界面黏结状态下,UHPC模壳可以达到极限压应变,材料性能得到充分发挥,说明UHPC模壳可以完全参与整体受力,但极限承载力仅比带剪力键叠合盖梁提高8.8%。以上结果说明,带剪力键的UHPC模壳-RC叠合盖梁具有良好的截面黏结强度和整体受力性能,可以推荐实际工程使用。     

梯度锚固预应力NSM CFRP板条加固梁破坏模式与影响因素试验研究

为探索梯度锚固预应力表层嵌贴(Near Surface Mounted,NSM) CFRP板条加固梁的破坏模式,完成了1片普通预应力和7片梯度锚固预应力加固梁的弯曲性能试验,研究了端部梯度锚固设置、加固长度、混凝土保护层厚度和钢筋表面特性对结构力学性能的影响,分析了加固梁的破坏模式、特征荷载、延性、预应力和外荷载作用下...