采用闭合预应力钢丝绳-聚合物砂浆加固RC框架节点技术研究

首先评述目前国内外有关RC框架节点加固技术研究现状,指出现有节点加固方法存在的问题.在前期研究成果的基础上,提出采用闭合预应力钢丝绳加固RC框架节点的新技术,对该技术的基本思想、施工过程和技术优势进行详细阐述.为验证该加固方法的有效性,开展闭合预应力钢丝绳加固RC框架节点抗震性能试验,试验结果表明预应力钢丝绳加固RC框架节点可有效提高梁柱节点核心区受剪承载力,加固试件由对比试件的节点剪切破坏转变为梁端弯曲破坏.     

梯度锚固预应力NSM CFRP加固 RC梁静力及疲劳性能研究

针对表层嵌贴预应力CFRP加固梁因黏结端部应力集中导致混凝土保护层易剥离破坏的问题,提出了在CFRP端部设置梯度预应力的构造措施,并通过构件试验系统研究了梯度锚固预应力CFRP加固梁的静载和疲劳性能.试验结果表明:在静力荷载作用下,梯度锚固预应力CFRP加固梁极限荷载较普通表层嵌贴预应力CFRP加固梁最大提高35.06％,破坏模式由端部保护层剥离破坏转变为保护层剥离与CFRP断裂复合破坏,梯度锚固预应力CFRP加固显著提高了RC梁的静载性能,且有明显的黏结应力峰值传递现象;疲劳荷载下梯度锚固预应力加固梁的疲劳寿命也较普通嵌贴加固梁显著提高,且疲劳破坏模式由端部保护层剥离转变为纵向受拉钢筋疲劳断裂;梯度锚固预应力构造显著增强了加固梁抵抗剥离破坏发生的能力,提高了加固梁疲劳性能.     

自锚CFRP预应力控制及梁抗剪加固机理试验研究

采用自行开发的自锁锚具,进行17根钢筋混凝土T梁预应力碳纤维布抗剪加固试验以及碳纤维布预应力施加试验,探讨本锚固系统预应力损失以及纤维布应变与扭矩的关系以及不同加固方案下试件的抗剪承载力、挠度变化曲线、碳纤维布各条带的应变分布,分析剪跨比、预载水平、预应力水平、混凝土强度等因素对构件受剪承载力的影响。研究结果表明:此锚固方法能够有效地为碳纤维布施加预应力,能够解决碳纤维布剥离破坏问题,大幅度提高加固梁开裂荷载和极限荷载;在一定范围内,受剪承载力与剪跨比和混凝土强度呈正相关关系;在建议预应力范围内,受剪承载力随着预应力水平的提高而提高,预应力的存在克服了预载对非预应力纤维布抗剪加固的不利影响。     

钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁抗剪试验研究

通过对2根对比梁和4根加固的钢筋混凝土梁的抗剪试验,研究不同剪跨比和不同受力方式下的RC梁采用钢纤维水泥砂浆钢筋网加固后的抗剪性能.主要分析了各组对比梁及加固试验梁的破坏形态、斜裂缝、挠度、应变的变化规律.依据实验结果,提出了钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,可为实际加固工程设计提供理论参考.     

多点锚固体外无粘结CFRP预应力加固RC梁的抗弯性能

在梁侧或梁底用波形齿横向张拉CFRP片材并锚固的体外预应力加固混凝土结构技术,对3根完全相同的7m跨T形截面梁进行加固:其中2根梁侧面加固;1根梁底部加固。试验表明:多点锚固体外无粘结CFRP预应力可以依据构件的弯矩来调整各段的加固量从而更有效的利用CFRP材料的高强性能;梁底与梁侧加固对提高构件的抗弯刚度差别不大;波形齿能彻底解决预应力CFRP片材的锚固问题。以该3根加固梁的试验结果为基础,提出了梁体极限状态下塑性绞区长度的体外无粘结预应力碳纤维加固受弯构件的抗弯承载力公式,以及考虑二次效应的有效惯性矩法的挠曲变形的计算公式,通过与试验值的对比分析可知,所提出的方法可供设计参考使用。     

预应力钢丝绳箍加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法

采用桁架模型,分析钢丝绳在加同中的受力机理,提出一种预应力钢丝绳箍加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法.研究结果表明:所提出公式的计算结果与试验结果吻合良好,可用于计算闭合预应力钢丝绳箍加固钢筋混凝土梁抗剪承载力;采用桁架模型计算钢丝绳抗剪承载力时,应考虑混凝土抗剪承载力和钢丝绳极限强度折减.此外,通过与美国混凝土结构规...     

钢丝绳搭接锚固和孔道注胶锚固的性能试验

提出预应力钢丝绳加固钢筋混凝土框架节点的加固方法,通过绳扣进行钢丝绳搭接锚固性能试验及钢丝绳孔道注胶搭接锚固的拉拔试验,验证搭接锚固方法的可行性.由试验结果分析可知,采用两端分别拧紧绳扣的方法可实现对已完成预应力张拉的钢丝绳的临时搭接锚固;采用密封孔道水平压力注胶的施工方法可保证胶体充满孔道确保施工质量;试验中采用的植筋胶对钢丝绳具有较好的锚固效果,可在较小锚固长度的情况下保证钢丝绳拉断而无明显滑移.     

配置竖向预应力筋混凝土箱梁抗剪性能试验

通过对2组配置竖向预应力筋的钢筋混凝土箱梁进行受剪试验,研究了竖向预应力筋张拉与不张拉,预应力孔道灌浆与不灌浆对混凝土箱梁抗剪性能的影响,对比分析了不同参数下试验梁的破坏形态、裂缝行为、荷载-挠度关系、开裂荷载、抗剪承载能力、腹板应变以及竖向预应力筋应变等的发展规律.结果表明:对于本文试验梁,竖向预应力可将开裂荷载提高16%,竖向预应力筋张拉端的抗剪承载力比不张拉端增加2.3%,不灌浆端的抗剪承载力比灌浆端减小9.3%.由此说明,适当地施加竖向预应力可以较好地提高腹板开裂荷载,并对抗剪承载力有积极贡献,但如果灌浆不饱满则会对抗剪承载力产生很大折减.     

弯剪加固锈蚀梁抗弯性能试验

为探究锈蚀RC梁弯剪加固前后的力学行为,通过外加恒电流加速腐蚀的方法制作7根锈蚀梁,进行锚贴钢板弯剪加固后受弯试验,分析保护层厚度、二次锈蚀以及弯剪加固对试验梁的变形、应变以及承载力的影响。在此基础上,利用Combin39单元考虑钢筋与混凝土的黏结退化,对加固梁进行有限元数值模拟,并将变形、应力的计算值与试验值进行比较分析。结果表明:弯剪加固能有效提高锈蚀梁刚度以及承载力,二次锈蚀和保护层厚度对早期刚度的影响较小;各片试验梁加固前的承载力相差较大,经弯剪加固后,其承载力较为接近;二次锈蚀对加固梁的影响主要体现在锈蚀程度和不均匀性,锈蚀不均匀性会改变破坏形态并影响其使用性能;刚度的退化以及极限承载力的降低主要受锈蚀率影响,而保护层的作用较小;加固前后梁的应变基本表现为线性趋势,保护层厚度对中性轴高度的影响较弱;锈蚀严重时锚固作用较弱,导致梁底应变略有滞后,中性轴高度降低,而轻微锈蚀则能使钢板性能更好地发挥;基于黏结滑移降低系数所建立的有限元模型能够较好地模拟其试验值。     

预应力FRP加固RC梁受弯剥离承载力分析

摘　要: 受弯剥离破坏是预应力纤维加固复合材料（FRP）片材加固受弯钢筋混凝土（RC）构件的主要破坏模式。本文以预应力FRP片材加固RC梁为研究对象,理论推导结合试验验证,分析该类构件由中部弯曲裂缝引起界面剥离的承载力。基于FRP-混凝土界面粘结滑移的双线性模型,推导弯曲裂缝间界面的粘结剪应力,提出了预应力FRP片材加固RC梁由弯曲裂缝引起界面开始剥离以及发生剥离破坏的预测模型。试验结果表明：FRP的预应力越大,加固梁的剥离承载力越高;无论是预应力还是非预应力FRP加固梁,利用本文的剥离预测模型均可得到较好的结果。     

集中荷载作用下钢-玻璃纤维复合纵筋混凝土梁的受剪承载力

为研究钢-玻璃纤维复合筋(SGFCB)作为纵向受拉筋时混凝土梁的受剪性能,进行了集中荷载作用下SGFCB混凝土梁的受剪承载力试验.试验参数为纵筋种类、构件剪跨比和纵筋配筋率.分析总结了SGFCB混凝土梁受剪破坏形态、受剪承载力和斜裂缝宽度发展随上述试验参数的变化规律.试验结果表明:SGFCB试件梁的剪切破坏形态有斜压破坏、剪压破坏和非典型的剪压破坏3种,与钢筋混凝土梁的受剪破坏形态相似.剪跨比、配筋率和配箍率相同时,SGFCB混凝土梁受剪承载力和刚度均小于钢筋混凝土梁,斜裂缝最大宽度大于钢筋混凝土梁.在试验承载力结果基础上,拟合了SGFCB混凝土梁受剪承载力-剪跨比关系曲线.最后,提出了可用于设计的集中荷载作用下SGFCB混凝土梁受剪承载力计算公式,该公式具有较高的安全保证率.     

钢板不同加固方式加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究与有限元分析

针对桥梁工程中钢筋锈蚀引起RC结构承载性能退化现象,设计了5片试验梁,采用粘钢加固的方式对锈蚀RC梁进行抗弯加固、抗剪加固和抗弯-抗剪组合加固。通过抗弯性能试验研究分析了这3种加固方式对锈蚀RC梁承载性能的影响,并用ABAQUS有限元软件对试验梁进行了数值模拟分析。研究结果表明:3种加固方式均能提高锈蚀RC梁的极限承载力和抗变形能力;不同的加固方式将导致不同的破坏模式;抗弯加固的锈蚀RC梁,其延性和刚度相比于锈蚀梁都得到了提高;组合加固梁的延性对比锈蚀梁延性降低了30.94%;抗剪加固梁的延性最好;采用的有限元数值模拟的方法能合理地反映试验结果。     

考虑变形影响的钢筋混凝土圆柱受剪承载力计算模型

准确计算钢筋混凝土(RC)圆柱的受剪承载力是进行延性抗震设计的关键,可有效防止脆性剪切和弯剪破坏模式发生。基于已有的RC圆柱拟静力试验结果,分析了RC圆柱的地震破坏模式和受剪承载力确定方法,在理论分析的基础上提出了考虑变形(位移延性)影响的RC圆柱受剪承载力计算模型,并与现有模型进行了比较。研究结果表明,地震作用下RC圆柱的受剪承载力随塑性铰区变形的增加而减小;弯剪破坏模式下,RC圆柱的受剪承载力取决于塑性铰区剪切破坏发生时对应的水平荷载而非骨架曲线上的峰值荷载;所提出的模型能有效反映变形对RC圆柱受剪承载力的影响,计算结果与试验数据吻合较好,可用于不同地震破坏模式RC圆柱受剪承载力计算。     

预应力钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固持荷RC梁数值分析及承载力计算

建立预应力钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固钢筋混凝土(RC)梁的有限元模型(FEM),并利用已有的试验数据验证模型的准确性.基于有限元模型,进行不同持荷比下加固梁的力学性能研究.结果表明:建立的有限元模型可较好地解决持荷条件下钢丝绳-聚合物砂浆面层与RC梁之间单元不协调变形等问题;随着持荷比的提高,加固梁的极限承载力提高幅度逐渐减小;当预加载低于未加固梁极限承载力的20%时,混凝土损伤较小,不考虑预加载的影响;当预加载高于未加固梁极限承载力的20%时,需考虑加固材料滞后应变对加固试件极限承载力的影响.基于平截面假定和钢丝绳滞后应变,提出抗弯加固持荷RC梁的极限承载力计算公式,其计算结果与数值分析结果吻合良好.     

RC伸臂梁采用PVA-ECC加固抗剪试验研究

基于2根对比梁和2根聚乙烯醇纤维水泥砂浆(PVA-ECC)钢筋网加固的钢筋混凝土伸臂梁的抗剪试验,分析了不同剪跨比下的对比梁及加固试验梁的斜裂缝开展、破坏形态、挠度、应变的变化规律.试验表明,该加固方法对梁的剪切刚度、抗裂性能及抗剪承载力均有一定的提高.依据实验结果,提出了聚乙烯醇纤维水泥砂浆钢筋网加固RC伸臂梁的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合得较好,可为实际加固工程设计提供理论参考.     

不同持荷下自密实混凝土加固既有RC梁抗弯性能试验

针对自密实混凝土加固既有混凝土桥梁时结构初始损伤和持荷加固等对加固梁抗弯性能的影响,设计和制作了8片钢筋混凝土T梁,对其进行加载造成初始损伤,然后在不同持荷水平下对其进行自密实混凝土增大截面加固,并对加固梁进行抗弯性能测试,以明确持荷水平和自密实混凝土加固厚度对RC梁抗弯性能的影响,包括构件裂缝分布形态、破坏形式、挠度变形和混凝土应变发展等,最后探讨了加固梁抗弯承载力计算方法。研究结果表明:该试验采用的自密实混凝土增大截面加固方法能有效提高构件的抗弯刚度,增大抗弯承载力约1倍,并且加固梁均表现出良好的延性破坏特征;混凝土梁底加固厚度能在一定程度上提高构件抗弯承载力,但效果不明显,其提高程度小于加固截面自重的增长;低持荷水平对加固梁抗弯承载力退化影响不大,甚至略有提高,但高持荷水平会引起加固梁抗弯承载力在一定程度退化,持荷水平对加固梁抗弯刚度的影响依赖于其引起的梁表面裂缝张合情况,裂缝闭合时,一定的持荷对于加固梁的抗弯刚度具有促进作用,但高持荷加固梁表面存在开口裂缝时会引起其抗弯刚度退化;对于适筋加固梁,基于平截面假定和塑性极限方法,忽略二次受力的影响,直接按受拉钢筋屈服对加固梁抗弯承载力计算具有较高的精度。     

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。     

井形碳纤维箍筋混凝土梁抗剪承载力试验

针对碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer Plastic,CFRP)筋混凝土梁中封闭箍筋难以弯折成型、制作困难的现状,拟采用“井”字形CFRP箍筋承担斜截面剪力。设计了4个不同配箍率的足尺寸混凝土梁,进行4点弯曲静力加载试验,得到了其在不同配箍率下剪弯段的极限承载力及破坏形式,分析了箍筋应力的变化规律。结果表明：配箍率是影响“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁抗剪承载力和破坏模式的一个重要指标,配箍率增大时“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁的抗剪承载力显著提升,破坏模式从剪压破坏逐渐转为斜压破坏;通过对梁控制截面上箍筋与纵筋交接位置处锚固性能的理论分析,得出了该位置CFRP“井”字形箍筋的锚固粘结力,其值大于相应锚固段的边界剪力,能够满足斜截面受剪承载力的要求。试验和理论分析结果证明了“井”字形CFRP箍筋用于混凝土梁斜截面抗剪的可行性,可促进CFRP筋在混凝土结构中的大量应用。 关键词：“井”字形FRP箍筋; 受剪承载力;混凝土梁;配箍率     

钢筋黏结退化的空间分布对RC梁受剪性能影响

为了分析钢筋黏结退化区段的空间分布对钢筋混凝土(RC)结构承载机制和破坏形态的影响,对10根模拟完全黏结失效的RC梁进行实验研究.从荷载挠度关系曲线、箍筋屈服举动、裂缝进展情况以及构件破坏形态出发,利用桁架和拱理论分析了纵向受拉钢筋不同区段的黏结退化及不同锚固形式箍筋的黏结退化对RC梁抗剪性能的影响.研究结果表明:纵向受拉钢筋的端部区域黏结失效比跨中区域黏结失效更为危险,破坏模式呈脆性,且承载能力有较大幅度的下降;端部黏结失效导致的上述影响在剪跨比较大梁中尤为明显;箍筋形式对梁的最终承载力影响不大,但相对于开口型箍筋,闭合型箍筋对斜裂缝开口进展有更好的限制作用.     

CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪性能分析

目的研究CFRP-螺栓联合技术对无腹筋RC梁的抗剪加固效果,揭示其工作机理,建立CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式.方法对13根抗剪试验梁进行剪切试验,分析研究CFRP受力状态和抗剪加固机理,建立了相应受剪承载力计算公式并验证计算公式的合理性.结果 CFRP-螺栓联合加固可显著提高无腹筋RC梁的受剪承载力,提高范围在1.2~1.68;对无腹筋RC梁抗剪加固时,CFRP条带作用与箍筋类似,基于此引入了CFRP加固率概念,建立了其计算公式,计算得出CFRP加固率值与相应抗剪极限承载力提高值具有极高的线性相关性.结论采用新建CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式所得计算结果与试验实测值具有较高的吻合度,计算结果略小于试验结果,计算公式具有一定安全储备.