碳纤维布加固混凝土连续梁塑性性能试验及有限元分析

为研究碳纤维布加固情况下钢筋混凝土连续梁的塑性性能,制作了3根2跨连续梁,对试验梁跨中控制截面采用碳纤维布进行加固,通过试验梁的每跨三分点的静载试验,得到了试验梁在不同受力阶段的荷载、裂缝分布、变形等试验数据.基于实测数据.利用ANSYS有限元分析软件开展碳纤维布加固钢筋混凝土连续梁的有限元分析,得到钢筋应力变化、中支座控制截面挠度变化及各特征时刻的承载力等.结果表明:利用碳纤维布加固混凝土连续梁并未显著提高构件弹性状态下的承载力,而对塑性状态下的极限承载力则有明显提高,且加固后的连续梁呈现明显的内力重分布.     

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。     

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%。     

复合材料在轨道交通车辆中的应用与展望

围绕玻璃纤维、碳纤维、铝基陶瓷等复合材料在轨道交通车辆中的应用展开了综述;介绍了针对上述复合材料开展的基础与应用研究历程及进展,分析了应用在大型复合材料构件的结构特点;针对头车/司机室、中间车车体、转向架、制动结构、其他结构,系统性地总结整理了复合材料种类、成型工艺、设计方法、优化方法等,全面阐述了复合材料在轨道交通车辆各个部件上的应用情况,并对目前应用存在的问题和未来应用发展方向进行了探讨。研究结果表明：复合材料的主要研究方法以理论研究为基础,在大型结构件中以有限元仿真研究为主,应用多尺度研究方法深入分析复合材料在微观、细观和宏观层面的性能;将复合材料应用到结构中时,在兼具刚度和轻量化的条件下,多采用三明治结构;复合材料之间、复合材料与金属材料的连接结构多采用胶接连接、螺栓连接、胶-螺混合连接等,其中混合连接结构强度大,稳定性高,在工程中应用最为广泛;复合材料已在轨道交通车辆中有一定的应用,纤维复合材料多用于头车/司机室、车体、转向架,而铝基陶瓷复合材料多用于制动结构;在未来应建立适用于轨道交通行业的复合材料相关标准与规范,研发新工艺,采用整体设计模式,扩大复合材料的使用范围,将更多高性能、低成本和轻质化的复合材料应用到轨道交通车辆中。     

CFRP加固梁力学性能试验研究及有限元分析

加固技术包括增大截面法、粘贴钢板法、体外预应力及粘贴CFRP加固法等,其中CFRP加固技术拥有最为广泛的应用,其在加固领域占有重要地位。CFRP加固研究较多的方面包括：抗弯加固、抗剪加固及抗震加固等,加固主要采用粘贴加固、嵌固及预应力加固等方式。通过3组对比试验研究了加固梁的受力性能、变形性能及破坏过程,试验结果表明CFRP加固梁的承载力大幅提高,变形性能成倍增加。通过有限元数值模拟分析了CFRP加固梁的受力破坏过程,并与试验结果作了对比。     

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...     

CFRP修复的FPSO点蚀船体梁极限强度分析

采用非线性有限元法对中拱和中垂工况条件下碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)修复的浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)点蚀船体梁极限强度进行仿真分析。对比FPSO的完整船体梁、点蚀船体梁和CFRP修复的点蚀船体梁的中拱极限弯矩和中垂极限弯矩,分析CFRP对FPSO点蚀船体梁的修复效果,并分析胶层失效规律。结果表明,CFRP可为船舶的高效修复提供一种新的方式。     

混凝土连续梁板中无黏结CFRP筋应力增长规律

使用CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋代替高强钢筋作为预应力筋,环氧涂层钢筋作为非预应力筋,可避免因预应力筋锈蚀而引起的结构物承载力下降和耐久性降低。把握无黏结CFRP筋应力增长规律是准确计算无黏结CFRP筋预应力混凝土梁(板)刚度、裂缝开展宽度及抗弯承载力的基础。针对无黏结预应力混凝土梁板在承载过程中无黏结CFRP筋不符合变形平截面假定的特点,应用等刚度法及弯矩-曲率非线性分析法,编制可用于分别考察正常使用极限状态和承载能力极限状态无黏结CFRP筋应力增长规律的计算程序。基于大量电算分析结果,得到受拉区非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、CFRP筋弹性模量、加载形式、跨高比、预应力筋合力点至受压区边缘的距离、受压区非预应力筋及受压翼缘等参数对正常使用阶段及正截面承载能力极限状态下连续梁板中无黏结CFRP筋应力增长的影响规律;建立部分预应力混凝土连续梁板中无黏结CFRP筋在正常使用阶段和正截面承载能力极限状态下应力增量的计算公式。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁徐变后的疲劳性能研究

粘贴碳纤维布加固混凝土梁粘贴界面的长期性能,特别是承受长期荷载后的抗疲劳性能是这种加固方法能否推广应用的关键问题,基于此对碳纤维布加固钢筋混凝土梁徐变后的疲劳性能进行了试验研究.研究结果表明:粘贴碳纤维布的钢筋混凝土梁具有良好的疲劳性能,经过相同次数的疲劳荷载后,没有经历徐变过程的加固梁与未加固梁相比,前者的挠度比后者...     

CFRP斜拉索的静力特性分析

采用解析法分析CFRP斜拉索的静力特性,发现CFRP拉索相对于钢拉索具有一系列优点:CFRP拉索在超大跨时采用切线模量计算的误差很小;相同条件下CFRP拉索的等效弹性模量比钢拉索的高得多,且拉索愈长,其间差别愈大;CFRP拉索的极限长度是钢拉索的5倍有余,或者说在承载效率一定的情况下,CFRP拉索的跨度为钢拉索的5倍;CFRP拉索的自重应力较小,在超大跨时其承受外荷载的比重仍很高。