预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的经典层合理论力学解析

为揭示预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的弯曲变形规律,将层合理论应用到预应力碳纤维布加固的钢筋混凝土梁的结构分析中,建立了集中荷载作用下梁内任意点的挠度、应变及层间应力等计算公式,并对预应力碳纤维布加固的钢筋混凝土梁的力学性能进行了相应的计算;同时利用基于该理论所建立的公式解释了碳纤雏布与混凝土的剥离、碳纤维布断裂以及混凝土压碎等试验现象的发生过程.结果表明:计算结果与试验结果相吻合,说明采用该理论分析碳纤维布加固的钢筋混凝土梁是正确的.研究结果为预应力碳纤维布加固混凝土结构的分析提供了新的途径.     

体外预应力加固预应力增量的计算

体外预应力加固技术是现如今最有效的加固既有预应力混凝土桥梁的方法,可大幅提高原桥刚度及承载能力并克服其他加固方法中难以克服的二次受力问题。利用结构变形前后的几何关系,提出了在车道荷载作用下三折线布筋形式的体外预应力应力增量计算公式,计算公式的物理意义明确,并可分别计算不同荷载及不同布筋形式下的体外预应力应力增量。通过一座预应力混凝土简支T梁的加固设计实例,计算了体外预应力在车道荷载作用下的应力增量及施工阶段、使用阶段梁的上下缘混凝土应力,为简支梁的体外预应力加固工程提供了理论技术支持。     

CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯承载力设计计算方法

为完善公路钢筋混凝土桥梁抗弯加固设计理论,针对CFRP布加固钢筋混凝土梁的受力机理和破坏特点,结合我国现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的设计理论,基于国内文献有关CFRP布加固梁的抗弯试验研究成果,建立了CFRP布加固桥梁的抗弯承载力计算公式,并提出了加固后梁承载力的提高程度、碳纤维布最大用量和最小用量的限制要求。公式计算值与试验值的对比结果表明,所建议公式具有较好的实用性和安全性,可用于公路钢筋混凝土桥梁的抗弯加固设计计算。     

预应力碳纤维布加固空心板桥极限承载力全过程分析

对承载能力不满足要求的装配式预应力混凝土空心板桥采用预应力碳纤维布进行加固,为了了解加固后的装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力,利用Midas/FEA有限元软件建立了预应力碳纤维布加固预应力混凝土空心板桥空间有限元计算模型,进行了加固后装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力的全过程分析。研究结果表明:采用预应力碳纤维布对装配式预应力混凝土空心板桥进行加固,可以充分发挥碳纤维布的高强特性,减小钢绞线及混凝土的应力,改善预应力混凝土空心板的受力性能,延缓裂缝的产生;提高预应力混凝土空心板的屈服荷载、极限荷载,使预应力混凝土空心板的承载能力得到提高;增大空心板的刚度,使空心板的挠度明显减小,变形得到有效控制。     

部分预应力高强混凝土梁无粘结筋极限应力及承载力的计算方法

通过１５根单调荷载和１１根低周重复荷载作用的无粘结部分预应力高强混凝土梁的试验研究，探讨了综合配筋指标、跨高比、荷载作用方式对预应力筋应力增量和极限承载力的影响，建立了无粘结预应力筋应力增量与综合配筋指标，混凝土相对受压区高度与综合配筋指标的关系式，对受压区混凝土应力等效模式进行了探讨，给出了两种无粘结部分预应力高强混凝土梁正藿面极限承载力的计算公式，计算结果与试验结果吻合较好。     

碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁设计计算方法

为完善公路钢筋混凝土桥梁抗剪加固设计理论,针对我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的要求,建立了基于Schnerch有效应变模型的抗剪加固梁斜截面受剪承载力计算方法,设计参数包括混凝土强度等级、斜截面内箍筋配筋率、碳纤维布加固率、粘贴形式及碳纤维布粘贴角度等。计算值与试验值的对比结果表明,所提抗剪加固计算公式具有较强的实用性和较高的可靠性,可用于公路钢筋混凝土桥梁的抗剪加固设计。     

一种预应力碳纤维布加固混凝土柱施工技术

提出新的预应力碳纤维布加固混凝土柱锚固方法并研制了新的锚具、施工设备,通过试验研究、工程实际应用形成施工工艺,并提出了最佳控制张拉应力的公式.试验结果表明:用预应力碳纤维布加固混凝土柱,能充分利用碳纤维布强度,改善混凝土柱的结构性能,加固效果显著.     

大偏心受压荷载下碳纤维布约束混凝土构件长期挠度研究

当前我国已进入工程结构的新建与加固维修并举时期，对于加固结构的长期性能研究已得到广泛地关注与重视。以碳纤维布约束钢筋混凝土构件为研究对象，考虑碳纤维布全包裹的情况，对大偏心受压下约束钢筋混凝土构件进行了受力特性分析，结合混凝土徐变理论及弹性力学分析方法，考虑混凝土截面依时性应力重分布的特点，并引入混凝土与碳纤维材料结合力参数，推导建立了碳纤维布约束钢筋混凝土大偏心受压构件的徐变计算公式。在此基础上，结合碳纤维布约束混凝土构件的刚度变化规律，提出了约束混凝土构件的长期挠度计算公式。通过与试验数据对比表明，该计算公式计算结果与试验值符合较好，可为相应工程结构构件设计与维护提供参考。     

预应力AFRP加固混凝土梁的疲劳与静载特性

对带永久锚具的预应力芳纶纤维(AFRP)加固混凝土梁的疲劳、静载性能进行了试验研究,提出了预应力AFRP加固梁疲劳寿命的计算公式。5根梁的静载试验结果表明:预应力水平为55%~65%时,预应力AFRP加固梁的开裂、屈服比非预应力加固梁分别提高147%~165%和28%~50%,表明预应力加固能显著改善混凝土梁的抗弯性能。5根梁的疲劳试验结果表明:预应力加固能够显著提高梁的疲劳寿命,预应力与非预应力加固梁的疲劳寿命取决于纵筋应力幅值;预应力加固降低了梁中纵筋应力幅,疲劳寿命随着预应力水平的增大而提高。     

CFRP布张拉设备原理及施工工艺研究

针对现有的预应力CFRP布张拉设备存在的加固效率低、现场施工难度大等问题,结合CFRP布弹性模量大、抗剪强度低的特点,研发了新型张拉设备,该设备通过碳纤维布自锁装置,能够有效解决张拉时碳纤维布剪切破坏和张拉端锚固时预应力损失问题。通过理论计算确定了张拉设备各部件强度要求,合理地选择了各部件材料。对4根混凝土梁进行了张拉试验,结果表明该设备能够有效实现对CFRP布的预应力张拉,预应力CFRP布加固后的混凝土梁呈现CFRP断裂破坏形式,开裂荷载提高约1.6~2.15倍。     

预应力碳纤维条带加固混凝土圆墩抗震性能试验

针对地震灾害中桥墩柱的破坏形态,考虑轴压比变化、预应力大小、纤维布层数和加载顺序等因素的影响,对9根采用与未采用预应力碳纤维条带加固的钢筋混凝土圆形墩柱进行了低周反复荷载试验研究。通过各试件主要破坏形态和滞回曲线的对比,分析了各因素对承载力、延性性能、滞回特性、耗能能力等重要抗震性能指标的影响。结果表明：采用预应力碳纤维条带加固后,柱的承栽力、延性性能、耗能能力均有较大幅度提升;预应力碳纤维条带提供的主动横向约束力能有效抑制斜向剪切裂缝的开展,将圆墩柱的破坏形态由剪切破坏转变为延性较好的弯曲破坏;先施加轴力后进行预应力碳纤维条带加固所得的加固承载力低于后施加轴力的试件。     

有黏结预应力CFRP筋混凝土梁试验及非线性分析

通过6根梁试件的单调加载静力试验,对有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、位移延性以及变形特性等进行了较系统的研究,并利用ANSYS软件对试验梁进行了非线性有限元分析。研究结果表明:有黏结预应力CFRP筋混凝土梁受力性能良好,具有较大的位移延性和变形能力;按配筋率的不同,梁试件的破坏模式分为受拉破坏和受压破坏2种;随着配筋率的增大和张拉控制应力的提高,有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的位移延性有所降低;和非预应力配筋为钢筋的梁试件相比,非预应力配筋为玻璃纤维塑料(GFRP)筋的梁试件的位移延性和变形能力稍低;典型试件的有限元计算值和试验值吻合良好。     

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。     

卸载与不卸载的RC梁桥粘贴碳纤维布加固计算

通过对5片实桥模型T型梁进行破坏试验,研究了粘贴碳纤维布数量和卸载与不卸载加固对钢筋混凝土T型梁抗弯承载能力的影响,讨论了粘贴碳纤维布梁的破坏状态:塑性受压破坏、纤维断裂破坏、粘结破坏、剪切破坏、剥离破坏。在模型梁试验的基础上,提出了粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土简支T型梁的抗弯承载力计算方法,针对不同破坏形态讨论了不同的计算方法并予以一定简化,与试验结果比较表明:该方法准确有效,可为桥梁工程加固实践提供试验参考和依据。     

碳纤维加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过对2片钢筋混凝土梁、6片用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁的模型试验研究,分析试验梁在循环荷载作用下梁体顶面应变、受拉区钢筋应变、碳纤维布的受力特点、跨中截面抗弯刚度、梁体裂缝等.研究结果表明,钢筋混凝土梁用碳纤维布加固后,在经过200万次循环荷载作用后,其强度与抗弯承载能力明显提高,且随粘贴层数的增加,其承载能力提高的幅度也增大.由此可知,碳纤维布与混凝土的共同工作性能良好,满足抗疲劳要求.     

部分粘贴CFRP加固钢筋混凝土梁的试验研究

就部分粘贴CFRP加固钢筋混凝土梁正截面抗弯性能及结构破坏模式进行了试验研究。介绍了部分粘贴CFRP加固钢筋混凝土梁正截面试验方法,探讨了部分粘贴CFRP下无粘结长度对结构破坏形式、结构抗弯性能、受拉主筋受力性能及CFRP受力性能的影响。结果表明采用部分粘贴CFRP加固钢筋混凝土梁正截面的方法能有效地提高结构抗弯性能和改变结构的破坏模式,具有较好的推广和应用价值。     

预应力TRM加固混凝土梁最优预应力计算方法

为了扩大纤维织物网增强水泥聚合物砂浆加固技术(TRM)在钢筋混凝土梁加固上的应用范围,深入研究预应力TRM的力学机理,探索纤维预应力的合理取值范围,提高加固设计计算精度。基于预应力TRM加固混凝土梁模型试验与非线性损伤数值试验交互验证,对比分析了原结构和加固结构承载全过程力学机理,在参数影响规律研究的基础上,建立了分析模型,提出了计算方法,得到以下结论：预应力TRM可以有效改善被加固梁截面的受力状态,提高纤维材料强度的利用率;随着纤维预应力的增大,被加固梁承载力存在一个极值点,此极值点对应的纤维预应力即为最优预应力。最优预应力率并非定值,它随纤维加固量的增大而增大,随混凝土强度的增大而减小,初始荷载对其影响可以忽略。以受拉钢筋屈服、受压混凝土压溃、TRM达到设计强度,即3种材料强度均得到发挥,为最优破坏模式,给出的预应力TRM加固混凝土梁正截面承载力的计算方法及其参数优化后的简化计算公式,并进行了精确性验证,可直接应用于设计计算。研究揭示了TRM加固混凝土梁最优预应力的力学机理,提出了可直接应用预应力TRM加固混凝土梁的计算分析方法。     

疲劳荷载下碳纤维薄板加固RC梁变形计算

首先分析了碳纤维薄板（Carbon Fiber Laminates简称CFL）加固梁在静载作用下的变形,提出了静载下加固梁挠度的计算公式,该公式在表达方式上与普通钢筋混凝土梁的截面计算刚度相似,同时与试验结果比较具有较高精度。在疲劳载荷下加固梁的疲劳变形分为3个阶段：快速增长、平稳增加和失稳扩展。残余挠度也随循环次数的增加而增加,初期和后期增长快,而中间阶段发展较慢。通过考虑试验梁在疲劳荷载作用下的残余变形和瞬时变形,运用递推的方法,提出了在常幅和随机载荷下,碳纤维薄板加固梁挠度的计算公式。通过与试验结果的对比表明,计算结果能够很好地反映梁的挠度变化趋势。