钢板和碳纤维布加固不同损伤状态下受弯构件的荷载试验研究

基于钢板加固和碳纤维布加固完好状态下和正常使用极限损伤状态下的受弯构件的破坏荷载试验,研究钢筋混凝土受弯构件在采用粘贴钢板加固和粘贴碳纤维布加固措施后,其挠度、裂缝及应变等的发展变化规律.对比分析完好状态下和正常使用极限损伤状态下采用不同的加固方式,受弯构件极限承载力提高幅度的差异并将受弯构件的其他力学控制指标进行对比分析,综合检验评定其加固效果.试验结果表明:两种加固措施对提高在不同损伤状态下的钢筋混凝土受弯构件的抗弯承载力都具有显著效果,但完好情况下的加固效果优于受损情况,钢板加固措施优于碳纤维布加固.     

炭纤维布对开洞黏土砖墙抗震加固研究

采用炭纤维布对开洞黏土砖墙试件进行抗震加固,通过伪静力试验对试件在低周往复荷载作用下的抗震性能进行研究,对比所得各项试验数据,分析炭纤维布加固对砖墙抗震性能的影响,并比较了不同试验方案的效果.在试验的基础上建立加固受力模型,提出了加固墙体抗震受剪承载力的计算公式.结果表明,炭纤维布加固可有效地改善砖墙抗震性能,受力模型可较好地反映加固墙体受力机理.     

复合加固方形木柱的恢复力模型

内嵌钢筋外包碳纤维（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）布复合加固可以显著提高古建木柱的承载能力和抗震性能. 为了研究复合加固木柱的恢复力特性，进行了8根方形木柱的低周往复荷载试验，主要考虑钢筋数量、CFRP布的包裹形式以及不同组合加固模式等因素的影响. 基于试验结果提出了复合加固方形木柱的三折线型骨架曲线模型，给出了弹性段、强化段和下降段刚度以及屈服荷载、峰值荷载及其对应的位移等特征参数计算公式，并与试验结果进行对比，验证了参数计算方法的正确性；根据试件滞回曲线的特征，确定了复合加固木柱的滞回规则，建立了复合加固方形木柱的恢复力模型，模型计算与试验结果吻合良好，可以较好地描述复合加固方形木柱的滞回性能.     

预应力碳纤维布加固钢梁的试验研究

通过预应力碳纤维布(CFRP)与非预应力CFRP加固钢梁的对比试验,研究了不同加固方法下被加固钢梁的受力性能、破坏形态与破坏机理.试验表明:相对于非预应力CFRP加固梁,预应力CFRP加固钢梁可充分发挥碳纤维布高强的特点,提高CFRP的强度利用率,试验梁的屈服荷载、极限荷载和刚度均有明显提高.分为弹性和弹塑性两个阶段,对钢梁屈服前后预应力CFRP加固钢梁正截面承载力进行分析,提出了不同阶段设计计算方法,其计算结果与试验值吻合较好,可为工程应用提供参考依据.     

预应力CFRP加固混凝土柱抗震性能的数值分析

采用预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱,可以提高柱的抗震性能.本文采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验过程进行了数值模拟分析,提出了分析同类问题的有限元算法,研究了预应力大小对预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,分析了预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱的破坏机理.分析结果表明:随着FRP片材预应力度的增加,被加固柱的滞回曲线趋于饱满,滞回环的外包面积增大,延性增加,其耗能能力和抗震性能显著提高.     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

对3根不同足尺碳纤维片材的加固混凝土柱在水平低周反复荷载作用下进行了试验研究。对比分析了试验柱的抗剪承载力、柱顶位移、延性、滞回曲线、骨架曲线等抗震性能。结果表明:采用碳纤维环绕包裹粘贴加固柱对混凝土柱的抗剪承载力提高较明显,柱的初始刚度增加,柱的变形能力和延性明显提高,钢筋混凝土柱消耗地震能量的能力增强,使柱的抗震性能得到显著改善;二层包裹与一层包裹碳纤维片材对比分析表明,这2种方法对结构影响区别不大,原因在于柱包裹碳纤维提高结构抗震性能主要是套箍作用增加了混凝土柱的约束,且增加层数对增加约束的效应有限。     

地震作用下加固砖砌体房屋力学特性数值模拟

采用碳纤维复合材料加固技术在砌体结构中广泛应用,通过加固之后,砌体结构房屋抗震性能有较大改善.对碳纤维复合材料加固砌体结构采用ANSYS有限元软件,建立2个不同的碳纤维加固模型.通过2个不同加固方案的分析,对加固模型的极限位移分析对比,研究了碳纤维加固砌体房屋的抗震性能,并且得到粘贴碳纤维布加固砖砌体房屋对增强其抗震性能的合理加固方法.计算分析表明,碳纤维加固可以控制砌体裂缝的发展,裂缝的开展更为均匀,有效的提高房屋的变形能力和抗震承载能力.     

轴压比对碳纤维布加固钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响

为研究碳纤维布加固钢筋混凝土异形柱的抗震性能,利用ABAQUS软件,模拟试验设计六根钢筋混凝土异形柱,建立在碳纤维布(CFRP)加固下钢筋混凝土异形柱的有限元模型.通过控制试件的CFRP布层数、肢长肢厚比、混凝土强度等级和配筋率等因素保持不变,分析试件的滞回曲线、荷载-位移骨架曲线、总滞回耗能、刚度退化等参数,研究不同轴压比对CFRP加固钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响规律.结果表明:随着轴压比的增大,试件的耗能能力降低,但降低幅度变小;刚度退化速度逐渐降低;且轴压比对异形柱的负向极限承载力影响较大.     

碳纤维布提高高强混凝土柱抗震能力评估方法

针对利用碳纤维布加固既有建筑中的高强混凝土柱，以及加固后抗震性能的评估问题，对7根高强混凝土柱进行试验研究，分析了碳纤维布约束高强混凝土的影响因素和约束机理．通过理论推导和统计回归的方法．提出了碳纤维布加固高强混凝土柱位移延性比的理论计算方法和基于两个回归公式的简化计算方法．两种计算方法概念清晰，简便适用，分析结果与试验值的相对误差控制在20％左右，可以满足抗震加固设计的要求．两个回归公式的决定系数R^2分别为0．97和0．99，具有很高的拟合精度，可用于碳纤维布约束混凝土柱的相关研究．     

现浇再生混凝土框架模型结构地震损伤评估

基于完成的6层现浇再生混凝土(RAC)空间框架结构模型模拟地震试验,提出了再生混凝土框架结构地震破坏等级7级划分标准,明确了基于结构极限状态的抗震性能水平.采用变形和能量线性组合的双重破坏准则对再生混凝土框架结构进行抗震能力评估.结果表明:基于变形和能量线性组合的双参数地震损伤模型,能够很好地评估地震作用下再生混凝土框架结构的损伤发展过程,为基于性能的再生混凝土框架结构抗震优化设计提供了依据.     

CFRP加固钢筋混凝土梁滞回性能试验与有限元对比研究

本文采用ANSYS有限元分析软件模拟低周反复荷载试验,分别对两根CFRP加固RC梁和一根普通RC梁的滞回性能进行了分析,然后分别与试验所得滞回曲线进行对比;研究表明:有限元分析结果与试验结果吻合较好,能够证明普通混凝土梁的滞回环较加固梁要饱满,耗能面积大,但承载力比加固梁则偏低。     

碳纤维布增强RC构件小偏心抗拉数值分析

结合在役钢筋混凝土受拉构件承载力不足的特点, 采用大型通用有限元软件建立了碳纤维布增强钢筋混凝土小偏心受拉构件计算模型, 对碳纤维布加固后碳纤维布层数、配筋率等对构件开裂载荷、极限载荷的影响进行了分析,并通过6根构件进行试验对比. 研究表明, 粘贴碳纤维布可以有效地提高钢筋混凝土偏拉构件极限承载力, 而其对开裂载荷影响较小. 计算结果与试验数据有较好的一致性, 可供实际工程设计参考.研究成果对钢筋混凝土小偏心受拉加固具有理论指导意义和工程应用价值.     

超高性能混凝土板加固足尺钢筋混凝土梁抗剪性能

为进一步研究超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete, UHPC)预制板加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)梁的抗剪性能,开展了3根足尺RC梁的试验研究,包含1根对比梁和2根UHPC预制板加固梁,关注UHPC板及其内嵌CFRP板条对RC梁抗剪性能的影响。试验结果表明：试验梁均发生受剪破坏,但加固梁的承载力、刚度和延性均明显提高,其中,因内嵌CFRP板条提高了UHPC板的抗裂性能,极限荷载及对应位移分别提高了30.8%和28.5%;螺杆力学锚固发挥了侧向约束作用和销栓作用,在一定程度上提高了UHPC板的贡献。同时,通过建立非线性有限元模型对试验梁进行了数值分析,模拟结果与试验结果吻合度高,表明模型所选的本构关系及相关参数合理,可用于预测UHPC板加固RC梁的全过程受力行为。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁非线性有限元分析

采用ANSYS软件,对卸载或不卸载时预应力碳纤维布加固梁进行非线性有限元分析,并在有限元分析中提出了施加预应力的方法(升温法),以及利用单元的生与死实现不卸载时加固的方法.分析了预应力碳纤维布加固梁中受拉底面混凝土和碳纤维布节点的应力分布规律、以及钢筋与碳纤维布的荷载-应力关系.通过实例对比分析表明,基于ANSYS的有限元分析结果与试验分析结果吻合较好.图8,表2,参10.     

考虑节点非弹性变形的RC框架地震反应分析

钢筋混凝土梁柱组合体试验结果表明节点内纵筋滑移和节点剪切变形对组合体的抗震性能有明显影响,但框架的非弹性地震反应分析一般忽略了节点非弹性变形的影响.为了模拟节点区非弹性变形的影响,在纤维模型基础上采用在梁端附加零长度截面单元的方法,并通过σ-s本构模型考虑节点内梁纵筋粘结滑移,以及通过σ-sslip-shear本构模型同时考虑节点内纵筋滑移和节点剪切变形.考察了典型平面框架在罕遇地震下的非线性反应,对比分析了节点非弹性变形对框架整体和局部反应的影响.结果表明,考虑节点非弹性变形之后结构的最大顶点位移、最大层间位移角将增大或仅略有变化,梁端、柱端塑性铰数量将减少,梁、柱的转角延性需求总体而言将减小;地震作用下框架节点距离剪切失效尚有一定安全储备.框架地震反应大时忽略节点非弹性变形将导致明显误差,地震反应较小时可采用不考虑节点非弹性变形的常规有限元分析模型.     

碳纤维布加固混凝土框架受力性能

为了避免纤维布拉断、剥离等提前破坏模式,提出了铝角钢/FRP加固框架结构梁、柱端部的新型加固方法.介绍了两跨两层框架试件的几何、配筋、加固过程和试验方法.通过比较分析,选择合适的应力-应变模型以模拟FRP对混凝土的约束效应,截面的弯矩-曲率关系近似地采用带软化段的四折线型,对加固后的框架进行非线性分析,与试验结果作了对比.最后,研究了混凝土约束效应、加固长度、合理选择待加固杆件对加固框架受力性能的影响.数值分析结果与试验结果吻合良好,FRP产生的约束效应对框架受力有较大影响,适当选择加固长度和加固量,可以实现塑性铰或破坏面位置的转移,特别加强薄弱的杆件,可以取得显著的加固效果.     

基于MIDAS Gen的多层钢筋混凝土框架结构倒塌数值模拟分析

汶川地震中大量钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)框架结构破坏严重,极震区其倒塌率却远超过多层砖混结构。2022年9月以来,四川频发地震,为重新探讨倒塌机理及抗震性能,本文研究通过实地震害及多层RC框架结构破坏形式,结合数值模型并应用MIDAS Gen有限元计算方法,研究了RC框架结构的倒塌机理、地震响应分析。结果表明：框架柱的破坏与屈服是RC框架倒塌的主要因素,模拟增设填充墙,当地震烈度达到10度时,层间位移角大约1/46,降低柱的轴压比,提高柱的破坏延性,增大结构的极限抗侧能力,起到抗震第一道防线的作用,避免整体屈服破坏。     

BFRP与CFRP加固混凝土短柱抗震性能试验研究

对5根采用玄武岩纤维布和碳纤维布加固的混凝土短柱和1根对比柱进行了低周反复荷载试验.试验表明,玄武岩纤维布环向包裹加固能显著改变混凝土短柱的破坏形态,提高混凝土短柱的抗剪承载力、延性和耗能能力.相同工况下,玄武岩纤维布加固短柱的抗震性能与碳纤维布加固的短柱相近.玄武岩纤维布因低廉的价格和较好的综合力学性能,在抗震加固领域将有较好的应用前景.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪承载力研究

以9根用碳纤维布加固的钢筋混凝土抗剪梁为试验研究对象，考察了不同间距、粘贴层数、粘贴角度及预加栽对加固梁抗剪极限承载力及加固效果的影响，研究了碳纤维布的应变变化规律及其破坏模式．根据试验现象，提出了CFRP有效应变、有效长度的概念．基于CFRP布两种破坏模式．在理论和试验分析的基础上，提出了考虑CFRP布粘贴角度影响的抗剪承载力简化计算公式．结果表明，采用碳纤维布对钢筋混凝土梁剪切加固后，其抗剪强度明显提高．图13，表3，参8．