热力耦合作用下CFL加固梁温度变形理论分析

研究CFL加固梁在热力耦合作用下的加固梁的变形特征具有重要的科学意义.在本课题组以往研究工作的基础上,采用理论分析研究方法,对CFL加固梁挠度在温度和载荷作用下的耦合效应进行定量的探讨.分析结果表明:热力耦合对CFL加固梁的变形影响极小,与载荷产生的挠度相差几个数量级.     

热力耦合作用下CFL加固梁温度变形公式推导

研究CFL加固梁在热力耦合作用下的加固梁的变形特征具有重要的科学意义,采用理论分析研究方法,通过推导公式,对CFL加固梁挠度在温度和载荷作用下的耦合效应进行定量的探讨.分析结果表明:热力耦合对CFL加固梁的变形影响极小,与载荷产生的挠度相差几个数量级,可以忽略不计.     

温度升高后碳纤维片材增强RC梁的疲劳性能

为了研究CFL增强RC梁在不同温度下的疲劳性能,分别在20°C、50°C和80°C的温度条件下对CFL增强RC梁进行了3点弯曲静载和疲劳试验.试验结果表明:当加固梁的疲劳载荷水平为其静载屈服强度的83%,极限强度的61%时,加固梁的破坏模式、疲劳寿命、载荷-挠度曲线和应变反应等受温度的影响较小.因此,在该载荷水平下,加固梁的疲劳性能受温度的影响较小.     

CFL增强RC梁正截面抗弯疲劳设计

FRP材料在砼结构的加固工程中已得到广泛的应用,但现行加固规程主要采用静力作用下的极限状态设计方法,没有考虑疲劳荷载作用对结构性能的影响,在结构的使用中偏于不安全。通过对等幅循环荷载下碳纤维薄板(CFL)增强RC梁三点弯曲疲劳实验,得到CFL增强梁的刚度、挠度、混凝土裂纹扩展以及CFL与混凝土的界面的疲劳损伤演化规律,揭示了在等幅循环荷载下增强梁的疲劳破坏机理;通过对CFL增强RC梁正截面疲劳极限状态的分析,考虑施加的荷载幅值、疲劳破坏模式、FRP与混凝土的粘结应力对结构疲劳寿命的影响,提出了CFL增强RC梁在等幅循环荷载作用下的正截面抗弯疲劳设计方法。     

CFL增强RC梁疲劳寿命的试验推定

在对5组23根碳纤维薄板(CFL)增强RC梁(1 850mm×100mm×200mm)进行常幅弯曲疲劳试验的基础上,探讨了增强梁的跨中挠度、载荷循环次数、载荷等级以及疲劳寿命等变量之间的关系,得到了一组相应的线性关系式.据此提出了一种预测CFL增强RC梁疲劳寿命的新方法:在指定的疲劳载荷水平下,只需对CFL增强RC梁实施一些非破坏性的少量循环载荷试验(载荷循环次数推荐值为10~1 000),就能够较好地预测该载荷条件下CFL增强RC梁的疲劳寿命.     

CFL加固RC梁界面端附近应力的数值分析

基于有限元方法,文章研究了碳纤维板(CFL)加固钢筋混凝土(RC)梁分别受温度变化和集中载荷作用时加固端部界面端附近的奇异应力分布规律.将RC梁等效为具有5层的层合梁,分析了加固长度、CFL的厚度及其端部结合角对界面端附近应力的影响.结果表明,在界面端附近由集中载荷作用产生的应力与由升温产生的热应力具有相似的分布规律;随着距界面端距离的减小,界面端附近应力表现出比较明显的应力奇异性;合理增加加固长度、减小CFL的厚度及其端部结合角均能有效地降低界面端附近的应力.     

火灾下碳纤维布加固钢筋混凝土梁非线性分析

在合理选取混凝土、钢筋及碳纤维布力学性能参数的基础上,建立了带防火保护的碳纤维布加固混凝土梁高温下数值计算模型,应用ANSYS软件编制了碳纤维布加固钢筋混凝土梁火灾下非线性有限元分析程序NFACCB,实现了加固梁火灾下的热力学耦合分析.分析结果表明:采用合理的防火保护,加固梁可以获得较好的耐火性能;防火材料厚度a和火灾载荷比k对加固梁耐火性能有显著影响;纵筋配筋率n、碳纤维布加固量m、防火材料导热系数以及截面尺寸也对火灾下的加固梁挠度产生影响;而加固梁挠度随防火材料的比热和容重的变化不明显.     

非均匀升温下Timoshenko夹层梁热过屈曲精确数学模型及其数值解

在精确考虑轴线伸长和一阶横向剪切变形的基础上建立Timoshenko夹层梁在热载荷作用下的几何非线性控制方程.采用打靶法数值求解所得强非线性边值问题,获得两端不可移简支夹层梁在横向非均匀升温作用下的静态热过屈曲和热弯曲变形数值解.绘出梁的变形随温度载荷变化的特征关系曲线,分析和讨论材料和几何参数对梁变形的影响.结果表明:梁在均匀加热下不产生拉-弯耦合变形及弯曲变形.在均匀升温条件下,梁的中点无量纲挠度与升温的关系曲线为热过屈曲平衡路径;当升温为横向非均匀的情况下,中心挠度与平均升温之间的关系曲线表现出热弯曲变形的特点.横向剪切变形随梁的长细比增大而显著减小,随变形程度的增大而增大.     

长期荷载和氯盐环境耦合作用对钢筋混凝土梁挠度的影响

准确预测侵蚀环境下在役钢筋混凝土梁的长期变形规律是保障其结构长期性能与耐久性能的重要方面。通过不同荷载水平与氯盐腐蚀环境耦合作用下钢筋混凝土梁的长期变形试验,研究了腐蚀环境下梁长期挠度增长的规律,采用ACI209R预测模型分析梁试件的长期挠度,并与试验结果进行对比。结果表明:在荷载-氯盐腐蚀环境下,试验梁的挠度持续增长。初期增长较快,10d后增长速率变慢,150d后进一步变缓,300d后由于腐蚀程度增大,挠度发展又出现增长加快趋势,耦合作用效果明显。荷载水平对腐蚀环境下混凝土构件的挠度变形影响明显,干湿交替环境使挠度发展出现波动趋势。由于ACI209R预测模型未考虑钢筋锈蚀的影响,其计算结果并不能与试验结果完全吻合。     

纤维增强聚合物加固带裂缝圆截面木梁的弯曲

对具有纵向贯穿裂缝圆截面木梁全贴纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer, FRP) 布的弯曲加固效果进行了研究. 在组合梁小挠度变形的假定下, 建立了全贴FRP 布加固带纵向贯穿裂缝圆截面木梁弯曲变形的控制方程, 研究了自由端集中载荷作用下FRP 布加固圆木梁的弯曲行为, 并得到了问题的解析解, 分析了FRP 布模量和厚度、梁长细比以及裂缝宽度等因素对FRP 布加固木梁弯曲变形的影响. 数值结果表明, FRP 布加固木梁自由端挠度随FRP 布厚度、弹性模量和剪切模量的增加而减少, 且当FRP 布厚度和弹性模量增加到一定值时, 继续增加其厚度和弹性模量对圆木梁的加固作用已不明显; FRP 布的剪切模量对短粗木梁挠度的影响较大, 且当剪切模量较大时, FRP 布加固可完全消除裂缝因素的影响.     

CFL加固RC梁裂纹扩展的实验研究

对纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)加固钢筋混凝土(RC)构件的疲劳主裂纹扩展规律进行了实验研究,其疲劳性能及耐久性的研究具有重要意义.对5根碳纤维薄板(CFL)加固RC梁进行常幅疲劳实验,观察其裂纹扩展的整个过程.记录裂纹扩展及荷载挠度变化数据,分析了构件在常幅荷载作用下其裂纹扩展的规律.通过对试验数据的拟合,得到了裂纹扩展速率的半经验公式.拟合结果表明,裂纹扩展速率的对数与柔度变化的对数具有良好的线性相关性.     

CFRP加固RC矩形梁极限抗弯承载力与延性计算

根据碳纤维加固钢筋混凝土结构的受力特征,对碳纤维加固混凝土矩形梁的抗弯极限承载力、刚度和挠度进行了计算,得出不考虑二次受力和考虑二次受力的结构极限承载力的计算公式,以及加固后梁的刚度和挠度计算公式,并对加固后梁的延性进行分析,得出梁的截面曲率延性系数计算式,结合实验数据,验算了计算公式的精确性。     

体外预应力钢筋混凝土梁非线性静力分析

为了研究体外预应力结构的非线性性能,在截面条带法的基础上,将体外钢筋对梁的作用力看作是梁的外力,分析了体外钢筋应变和应力增量与梁体挠度之间的关系,建立了一种新的体外预应力钢筋混凝土梁非线性分析方法,避免了变形不协调和二次效应的影响,计算结果与有限元模拟结果和试验数据进行了比对分析。结果表明,该方法能较好地模拟外预应力钢筋混凝土梁从加载至破坏的全过程,并指出非预应力筋配筋率、初始预应力大小和高跨比等对梁承载力都有重要的影响。     

受压区侧面粘贴钢板的钢筋混凝土梁短期刚度研究

对受压区侧面粘钢混凝土梁进行了静力试验,试验中测量了不同集中荷载作用下的钢筋混凝土梁在不同配筋率、不同粘钢截面面积时的跨中挠度。考虑粘贴钢板的作用,将受压区粘贴的钢板换算成混凝土,得到一个T形截面,给出了考虑粘贴钢板作用的混凝土梁短期刚度计算方法。讨论了集中荷载、配筋率和粘钢截面面积等因素对受压区侧面粘贴钢板的钢筋混凝土梁短期刚度的影响。     

预应力碳纤维片材在结构加固中的应用研究——以其对钢筋混凝土梁力学性能的增强为例

文章通过大型商业有限元软件 ANSYS/Civil 对预应力碳纤维片材增强钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了数值模拟,分析了普通 RC 梁、碳纤维布增强 RC 梁、预应力碳纤维布增强 RC梁的抗弯承载力、受力钢筋应力历程、RC 梁挠度历程等力学性能.结果表明,粘贴预应力碳纤维布能够更好的改善钢筋混凝土梁的受力,提高增强 RC 梁的承载能力     

CFRP加固钢筋混凝土梁的挠度计算

通过试验研究,本文探讨了CFEP加固钢筋混凝土梁的刚度和挠度的变化规律,提出了加固梁基于钢筋混凝土基本原理和力学原理的刚度计算公式及挠度计算公式。用该公式对10根试验梁的挠度进行了计算,并与试验结果进行了对比,表明该公式具有一定的精度。     

CFRP加固钢筋混凝土曲梁的抗弯性能试验研究

对碳纤维复合材料加固桥梁后的受弯承载力进行了试验研究。采用16个钢筋混凝土曲梁和直梁试件进行三点弯曲试验模拟CFRP加固桥梁的抗弯加固,得到了荷载、挠度和跨中CFRP应变,为CFRP加固钢筋混凝土曲梁提供试验数据,为碳纤维复合材料在桥梁加固中的应用积累经验。     

CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯性能的仿真分析

采用试验和有限元软件ANSYS仿真分析相结合的方法,分析CFRP布加固梁的承载能力、变形特性、破坏形式和CFRP布加固混凝土结构的承载机理.研究表明:外贴CFRP布加固不仅可有效地提高RC梁的承载能力和刚度,而且可以大幅度地提高其安全储备,加固梁的承载力随着粘贴的CFRP层数的增加而增长,但加固1层是最经济,效果最好的.