考虑残余应变的碳纤维片材抗弯加固计算分析

结构残余应变的存在对碳纤维片材的利用效率有一定的影响.在对现有大量研究成果分析的基础上,根据平截面假定和力的平衡关系推导了考虑结构残余应变的碳纤维片材使用面积的计算公式,该公式易于设计人员理解和掌握.通过讨论残余应变与截面相对受压区高度的关系,明确了残余应变影响加固效果的实质.计算分析结果可作为碳纤维片材加固工程设计的参考依据.     

预应力碳纤维布施工探索

预应力碳纤维布应用于桥梁加固领域,目前处于起步阶段,尚无成熟的施工工艺和相应的预应力碳纤维片材施工规范。结合某特大桥的预应力碳纤维布施工,对预应力碳纤维布施工方案和施工中所遇技术难题进行了阐述,结果表明,采用该方法加固的桥梁结构的承载能力和刚度均有所提高,能满足桥梁安全运营的要求。     

碳纤维加固预应力钢筋混凝梁抗弯试验研究

为进一步了解加固预应力梁的受力性能,通过试验研究了碳纤维布加固预应力钢筋混凝土梁的抗弯性能,量测了各试验梁的钢筋、碳纤维和跨中截面混凝土表面的应变、梁的变形曲线、裂缝的形态和发展及正截面受弯破坏形态等;得出了试验梁的跨中荷载-挠度曲线,并且对试验结果进行了分析.试验结果表明,粘贴碳纤维布可以明显提高梁抗弯承载力,粘贴一、两层纤维布的完好梁承载力提高幅度分别为44.73%和55.81%;初始微裂缝对碳纤维布加固预应力混凝土梁的影响较小.     

体外预应力+碳纤维布加固法试验分析

通过体外预应力+碳纤维布加固前后试验,对试验梁加固前后各级荷载作用下控制截面的应变、位移和裂缝宽度进行详细加载测试。试验结果表明体外预应力+碳纤维布加固法能够有效降低开裂结构控制截面的应变、挠度和裂缝宽度,提高结构刚度和耐久性,延长桥梁使用寿命。可为今后类似工程的加固设计提供参考。     

碳纤维复合材料

本文以介绍碳纤维复合材料加固的特点．为使采用碳纤维片材加固修复混凝土结构技术、安全适用、确保质量从而对设计、施工技术加以阐述。引用标准：JTG／TJ22——2008《公路桥梁加固设计规范》、JTG,TJ23—2008《公路桥涵施加固工技术规范》碳纤维复合材料加固、修补钢筋混凝土的方法起始于美、日等发达国家。而在我国这项技术起步相对较晚,但发展迅速。其做法是将高强型碳纤维布用改性环氧树脂类结构胶粘贴于钢筋混凝土构件表面使二者共同受力,以达到加固补强结构．提高被加固混凝土构件的承载能力。     

CFRP加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析

对四根碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯试验,应用ANSYS进行了非线性分析.考虑混凝土的材料非线性行为,详细地探讨了混凝土、钢筋和纤维布的本构关系、单元特性以及有限元模型的建立.将ANSYS计算值与试验值进行比较,分析结果表明, 在构件的其他加固条件相同时,随着贴布层数的增加,加固构件承载力明显增加,但并不成线性关系;经碳纤维布加固的梁,粘贴在试件底部的碳纤维布限制了受拉区裂缝的向上扩展,裂缝数量多于未加固前,且间距小于未加固的梁;纤维布应变分布规律是从端部到加载点区域,应变一直比较平滑的上升,至加载点位置后,上升速度开始加快,跨中纤维布应变达到最大值.文章最后给出了应用ANSYS进行钢筋混凝土结构非线性分析的一些结论和建议.     

粘贴碳纤维布技术在桥梁加固工程中的应用分析

粘贴碳纤维布技术,由于其质轻高强、耐腐蚀、施工简便、适应性强等特点被广泛用于隧道、桥梁、建筑物等混凝土结构的加固。碳纤维布技术在桥梁加固时基本不受条件限制,并且能够起到加固补强、增加承载力的作用,因此应用较广。分析了粘贴碳纤维技术用到的材料和特点,讨论了施工的工艺。     

既有桥梁超载下加固后疲劳性能研究

在分析既有桥梁无损伤无加固构件、无损伤加固构件、锈蚀损伤加固构件、超载损伤加固构件静载荷疲劳性的基础上,探讨了钢筋应变、碳纤维应变、混凝土应变、裂缝宽度、跨中挠度等结构参数疲劳性的变化规律,为这一问题的解决提供一点启示。     

高强螺栓作为横向预应力钢筋时的性能分析

高强螺栓主要在钢结构中使用,为研究高强螺栓应用到混凝土结构中作为横向预应力钢筋时的性能,对2个阶梯型试件进行了试验研究.计算了高强螺栓的转矩系数.通过在高强螺栓上粘贴应变花,测得了高强螺栓的实际应力分布,对高强螺栓预拉力计算公式中的剪应力影响系数建议偏于保守的取为1.3.     

外贴碳纤维布加固桥梁结构失效原因与对策分析

外贴碳纤维布加固技术具有施工便捷、加固效果显著以及耐久性良好等特点,已广泛应用于国内外各类结构的加固与修复工程中。近年来,随着外贴碳纤维布加固技术的不断实践,发现少数加固年限较短的桥梁出现碳纤维布现场树脂浸渍并粘贴的碳纤维增强复合材料(CFRP)片材局部断裂或剥离等不正常的“短命”问题;同时随着加固结构服役时间的增长,CFRP加固桥梁结构呈现出不同程度的性能退化现象,影响加固结构安全,缩短使用寿命。 基于国内外现有研究,对可能造成CFRP片材加固系统不正常“短命”与长期服役性能退化的因素进行分析,探讨避免“短命”问题的相关对策,提出减缓加固系统服役期性能退化的相关措施,给出进一步实现CFRP片材加固系统长寿命的方法,为相关工程结构高性能、长寿命实践提供参考。     

大跨PC箱梁桥腹板裂缝的控制研究

本文对大跨预应力砼(PC)箱梁桥从设计和施工两方面对如何有效地控制腹板裂缝进行了讨论,并给出了在建的连续刚构桥纵向筋的部分预应力测试结果,现有夹片式预应力群锚张拉工艺和张拉设备存在着亟待改进的地方,无粘结竖向预应力技术将成为确保竖向短力筋有效预应力的有效措施.     

FRP约束混凝土柱强度和延性性能 试验研究

为研究碳纤维增强复合材料CFRP对约束混凝土柱延性性能的影响,玻璃纤维增强复合材 料GFRP对约束混凝土柱的强度和延性的改善效果,以及高强度CFRP以外的其他材料的约束效 应,并分析它们在约束混凝土柱中的作用机理,通过对纤维增强复合材料FRP约束柱布置纵向、 环向位移传感器进行单轴压缩试验,由裂纹走向及破坏形态总结出了FRP约束柱的破坏过程,根 据荷载-应变曲线、荷载-位移曲线研究了FRP 约束混凝土圆柱的强度和延性性能。研究结果表 明：（1） CFRP 和GFRP 作为约束材料,都可以产生强的约束效应,提高约束混凝土的强度, CFRP、GFRP约束混凝土强度分别增加了29.2%和58.6%;（2） 强约束作用下,CFRP和GFRP约 束混凝土柱的强度和延性性能得到显著改善;（3） 由于单一FRP材料的线弹性性质,FRP约束混 凝土柱破坏时脆性特征明显;（4） 与CFRP相比,变形性能较好的GFRP能更好地改善混凝土柱 的延性性能,设置1 层GFRP相比1 层CFRP延性可提高61.9%,设置2 层GFRP相比2 层CFRP延 性可提高63.6%。     

碳纤维与混凝土界面粘结应力计算方法

为了确定碳纤维加固混凝土结构承载过程中胶层部位的剪应力分布规律,判别碳纤维与混凝土界面间是否发生剥离破坏,进行了碳纤维布加固混凝土构件的拉伸试验,基于弹性理论,推导了已知力作用下的任意点胶层界面剪应力与碳纤维正应力的计算方法。计算结果表明碳纤维与混凝土界面的剪应力、正应变的分布规律与试验结果相吻合,计算方法有较高的精度,计算得出胶层部位的极限剪切强度为3.96 MPa,在实际工程中,为防止剥离破坏的发生,应确保胶层剪切应力小于此值。     

道路桥梁工程中预应力体外索施工技术研究

预应力体外索施工技术是保障公路桥梁施工安全的重要技术手段之一,已在我国国内多项路桥工程中得以成功应用.通过研究预应力技术在实际工程中的应用,分析了道路桥梁工程中的预应力体外索施工技术,为提升公路桥梁施工效率、加强整体施工质量提供技术保障.     

胶粘剂和CFRP吸湿对复合材料粘接接头失效的影响

对胶粘剂和复合材料的影响进行解耦;采用常温环境分别对胶粘剂、碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)和CFRP/铝合金粘接接头进行不同时间周期的浸泡,研究了不同应力状态对粘接接头失效的影响;以准静态失效测试的失效强度和失效模式分析为主,结合傅里叶变换红外光谱仪分析、差示扫描量热法分析和扫描电子显微镜分析,分别研究胶粘剂和CFRP吸湿后的失效机理,揭示了吸湿对复合材料粘接接头失效的影响机理。分析结果表明:胶粘剂在吸湿30 d后发生了水解,失效强度下降约53.7%,失效应变约为原来的3.2倍;CFRP吸湿后表面粘附性降低,容易引起界面失效,但打磨之后能够得到改善,CFRP吸湿后纤维/基体界面力学性能降低,在正应力状态下更容易造成纤维撕裂;CFRP/铝合金粘接接头的失效强度在吸湿30 d后下降了约23%,失效断面中胶粘剂出现了韧性断裂和界面失效;通过对胶粘剂、CFRP和CFRP/铝合金粘接接头吸湿后的失效分析,发现剪应力状态下的CFRP/铝合金粘接接头失效主要受胶粘剂吸湿后的性能下降影响,其次是界面失效的影响,而正应力状态下的CFRP/铝合金粘接接头失效还受CFRP性能下降造成的纤维撕裂影响。      

竖向预应力作用效果的数值模拟与预应力损失的试验研究

对箱梁竖向预应力筋张拉引起的混凝土竖向应力和螺纹钢筋的应力进行了有限元计算和现场测试分析,测试结果表明预应力损失离散性很大,而且预应力损失可能高达50%.这是由于箱梁的高度有限,竖向预应力筋的长度都比较短,因而在达到张拉控制应力时高强精轧螺纹粗钢筋的伸长量有限.目前的竖向预应力锚固技术尚存在不足,在锚固时稍有不慎造成钢筋回缩量偏大,很容易造成预应力损失.     

考虑收缩、徐变和松弛相互影响的预应力长期损失计算

由于混凝土的收缩、徐变和预应力筋松弛的影响,会产生截面应力重分布,使得混凝土的预压应力减少,预应力筋的拉应力降低。若对预应力长期损失预测得不准确,会引发桥梁运营后工作状况的劣化,如混凝土的开裂和过大的下挠或上拱。文章考虑混凝土收缩、徐变和预应力筋松弛三者相互影响,考虑了非预应力筋重心和预应力筋重心不重合的一般情况,推导了预应力长期时变损失的计算公式,并与试验结果及现桥规进行了比较,最后对桥规中计算预应力长期损失的方法提出了改进建议。     

Segmental Bridges under Combined Torsion, Bending and Shear

Segmental bridges with unbonded prestressed tendons have some advantages, such as the weather independence and the corrosion protection of prestressing tendons. This paper analyzed the behavior of a prestressed segmental bridge with unbonded tendons under combined loading of torsion, bending and shear. According to the experiment research, a modified skew bending model was developed to calculate the bearing capacity of segmental bridges subjected to combined bending, shear and torsion. The finite element method was used to investigate the deflection behaviors of such structure, also to check the theoretical model. The theoretical and FEM research resuits were compared favorably with the test results from Technical University of Braunschweig, Germany. Finally, suggestion for the design and construction of segmental bridges with external prestressing was made.     

湿热环境作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能

为研究湿热环境下碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土结构的耐久性问题,采用6根湿热环境下CFRP加固的钢筋混凝土梁进行抗弯性能试验,研究在湿热环境下CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏形态、承载力、挠度和裂缝等;根据环氧树脂老化的化学反应微分方程和反应速度的指数定律,给出环氧树脂胶层弹性模量的衰减模型;从混凝土和环氧树脂胶层的力学性能出发,提出湿热环境下CFRP加固钢筋混凝土结构后CFRP剥离时的强度计算公式,推导湿热环境作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式. 研究结果表明:随着湿热环境作用时间的增加,加固梁的抗弯承载力逐渐减小,CFRP剥离破坏由混凝土控制逐渐转换为由环氧树脂胶层控制;随着湿热环境作用的持续,混凝土裂缝数量减小、裂缝宽度增加但挠度减小,加固梁的损伤增大且脆性增加;加固梁的屈服曲率、极限曲率和曲率延性系数均减小,加固梁的延性变差且CFRP剥离破坏时的脆性和离散性增强;试验与理论计算的对比表明,在湿热环境作用下加固梁发生CFRP剥离破坏时,CFRP极限应变的理论值与试验值误差在20%以内,抗弯承载力的理论值与试验值误差在11%以内.