碳纤维加固钢筋混凝土开孔平板的试验

设计了碳纤维加固钢筋混凝土开孔平板的试验．通过试验,比较了加固前后的钢筋混凝土开孔平板的开裂荷载、极限荷载、破坏形态和变形性能,以及不同开孔位置和不同碳纤维层数对加固后板性能的影响,并从断裂力学角度对试验过程进行了理论分析．试验结果表明：采用碳纤维加固提高了开孔平板的开裂荷载、极限荷载和刚度,改变了裂缝的扩展形态．板最终的破坏形态主要是受压区混凝土压碎和碳纤维剥离,因此保证粘结面的粘结强度很重要。     

CFRP加固钢筋混凝土矩形梁抗弯性能有限元数值模拟研究

碳纤维布补强加固混凝土结构技术作为一种新兴的加固方法,近年来得到了广泛的应用。该文以钢筋混凝土矩形截面梁为研究对象,通过有限元数值模拟,重点分析了在不同加固工况下试件屈服荷载和极限承载力的提高情况,计算结果与实验值吻合较好;同时分析了试件刚度的增强情况,最后对加固构件的受力性能进行了研究。     

轴压单孔冷弯薄壁槽形中长钢柱的极限承载力

为研究腹板开孔的冷弯薄壁构件极限承载力，选取两端简支、轴心受压、腹板开单孔的冷弯槽形中长钢柱进行非线性有限元分析研究，通过对试件的变形及竖向位移-荷载曲线的分析，表明开孔构件的竖向刚度和极限承载力较无孔构件降低．有限元模拟与试验吻合较好．结果表明，选择合理的有限元数值模型，可以较好地模拟开孔钢柱的受力性能．根据数值分析结果，对开孔钢构件的畸变屈曲特征进行了分析，同时也分析了孔洞高度、宽度对构件极限承栽力的影响．     

CFRP筋复合增强板加固石梁受力性能有限元分析

采用有限元程序ABAQUS,对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋复合增强板加固石梁的受弯性能进行数值建模.利用已有的荷载-挠度曲线、荷载-CFRP筋应变曲线数据对建立的模型进行可靠性验证,结果表明:有限元模拟结果和试验结果吻合良好.在此基础上,对加固后的石梁进行受力全过程截面应力分析,归纳得出荷载-变形特征曲线.基于平截面假定,提出采用CFRP筋复合增强板加固石梁的受弯承载力计算公式,计算得出的开裂弯矩与试验结果和有限元模拟结果吻合较好.     

CFRP加固高强混凝土柱抗震性能和延性研究

通过试验对9根低周反复荷载作用下碳纤维布加固高强混凝土柱的抗震性能和延性进行了研究.分析了碳纤维布加固高强混凝土柱抗震性能的影响因素和加固效果.用有限元数值模拟方法对抗震柱加固后的力学性能进行了数值模拟.试验和有限元分析结果表明,加固柱的抗震性能和延性得到明显改善.有限元分析结果与试验结果符合较好,为碳纤维布加固高强混凝土的数值分析提供了参考.     

预拉碳纤维布加固持荷混凝土梁受力性能分析

根据预张拉碳纤维布加固持荷钢筋混凝土梁受力特点,采用商业软件建立有限元模型对梁加固和受荷全过程进行模拟和分析.对两组试验梁的模拟计算结果显示,有限元方法有较好的精度.试验和进一步的有限元数值模拟分析结果表明,当构件上的持荷水平超过未加固构件承载力的40%时,持荷会降低加固构件的承载力;采用预张拉加固方法可充分发挥碳纤维布的强度,当碳纤维布中的有效预拉应变达0.003～0.004时,可消除持荷对加固梁受力性能的影响.     

预应力碳纤维布加固损伤混凝土梁有限元分析

采用ANSYS软件,对不卸载时预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力变形性能进行了非线性有限元计算分析。计算中预应力采用升温法施加,初始损失利用单位生、死来实现。由对比可知:数值计算结果与试验结果吻合较好。通过对不同初始损伤量及碳纤维布加固量进行的扩展计算可知:初始损伤量对混凝土梁承载能力几乎无影响,增加碳纤维加固量能有效提高混凝土梁的承载能力。     

预应力碳纤维条带加固混凝土圆柱滞回性能有限元分析

采用环向预应力碳纤维条带加固钢筋混凝土圆柱,能够对核心混凝土提供主动约束,避免纤维复合材料的应力滞后,显著提高柱的承载力、延性和抗震性能.为模拟预应力碳纤维条带加固钢筋混凝土圆柱拟静力试验的非线性响应过程,利用有限元软件ABAQUS的实体单元建立了圆柱的有限元模型,对其滞回曲线和骨架曲线等进行了分析,并将其结果与试验结果进行比较;最后进行了预应力度、轴压比对加固效果的参数影响分析.结果表明,实体单元有限元模型可以较好地模拟预应力碳纤维条带加固钢筋混凝土圆柱在低周往复荷载作用下的非线性响应,使用预应力CFRP加固能够提高钢筋混凝土圆柱的抗震性能.     

碳纤维布加固混凝土梁裂缝及界面性能模拟

为深入了解碳纤维布加固钢筋混凝土梁的裂缝及界面性能,对外粘碳纤维布的钢筋混凝土梁受弯下的非线性全过程进行有限元模拟,其中混凝土采用多线性等向强化模型模拟,碳纤维布假定为线弹性,界面采用陆新征简化模型模拟.着重分析碳纤维布加固前后梁的裂缝分布及破坏形态、加固梁在不同载荷下碳纤维布的受力情况、碳纤维布与混凝土界面的粘结滑移机理.结果表明:通过以上分析,模型能较好地反映梁的受力全过程,与试验结果一致.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能分析

通过对4根不同加固条件下,碳纤维布增强钢筋混凝土梁进行纯弯段受力破坏实验,分析了碳纤维布对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响和作用.实验表明,钢筋混凝土梁被碳纤维布加固后,抗弯承载力明显提高,但对梁的刚度和变形性能影响不大,根据试验结果,提出了碳纤维布增强钢筋混凝土梁受弯承载力简化计算公式.     

预应力CFRP加固混凝土梁的试验研究

为了揭示预应力碳纤维布加固混凝土构件的效果,分别采用普通碳纤维布和预应力碳纤维布对4根钢筋混凝土梁进行抗弯性能试验研究。试验分析了预应力碳纤维布加固混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、抗弯刚度等性能指标,并分别比较了预应力碳纤维布与普通碳纤维布、不同预应力水平碳纤维布的破坏形态及加固效果。试验结果表明,采用预应力碳纤维布加固混凝土梁可以充分发挥碳纤维布的高强性能,预应力碳纤维布加固的混凝土梁要比普通碳纤维布加固混凝土梁的承载力、刚度等性能指标都有明显提高,而且预应力水平越大,提高的效果越明显。     

结构节点加固受力性能研究

通过节点模型和数值模拟实验,研究了碳纤维加固梁柱边节点的受力性能.经过对加固前后的节点构件进行加载实验,得到了加固前后梁表面应变和节点区的最大剪应力数据,对比分析表明,碳纤维对混凝土具有约束作用,可以减小梁端的变形.同时建立了三组钢筋混凝土有限元模型,计算结果显示,梁柱节点的尺寸、配筋率、轴压比都是影响节点受力的因素,粘贴于混凝土表面的碳纤维可有效地参与混凝土共同受力,并且承担了大部分的荷载,降低了混凝土的应力水平,节点区粘贴碳纤维片材可提高结构的承载能力.     

CFRP加固不同损伤度钢筋砼梁的抗弯试验

通过8根碳纤维(CFRP)布加固补强钢筋混凝土梁的试验,研究了在不同损伤度情况下,不同碳纤维布用量对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响与作用,结果表明：碳纤维布加固可以显著提高所有梁的抗弯承载力,同时对于增强梁的抗弯刚度也有良好作用,只是加固前梁的损伤越大,相应梁的承载力则提高得越小,而且对于损伤较大的梁,在二次加载初期,碳纤维布加固后并不能有效地抑制初始裂缝的开展,增加碳纤维布的用量,可以进一步提高梁的抗弯承载力,同时也改变了梁的破坏形式,由碳纤维布的拉断破坏变成拉脱破坏。     

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。     

碳纤维板-混凝土界面黏结性能的试验研究与有限元分析

碳纤维板与混凝土的界面黏结性能是碳纤维加固混凝土结构的关键性能之一,对加固结构的力学行为和破坏形态等有着重要影响.进行了4个试件的碳纤维板-混凝土黏结双面剪切试验,研究了设置不同粘贴长度的试件的界面力学行为和破坏模式,分析了黏结长度对界面极限承载力和应力分布的影响.试验结果表明:加载点附近应力远大于端部应力,板端黏结界面剪应力沿板长方向大致呈指数衰减分布.在试验研究基础上,在ANSYS中采用正交弹簧单元组模拟界面黏结,建立了试件的有限元模型,并采用试验分析得到的局部黏结滑移曲线关系作为有限元模型中的界面弹簧单元刚度,计算发现有限元分析结果和试验结果比较吻合,从而验证了本文有限元模型的有效性.以本文试验得到的黏结滑移曲线关系为基础,通过拟合得到了基于几种经典黏结滑移本构形式的界面本构模型.试验及有限元分析表明:当拉伸应力超过碳纤维板强度的24%时,碳板已开始从混凝土表面剥离.为保证充分利用碳纤维板的强度,应采用可靠锚具对碳纤维板进行锚固.     

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．     

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.     

复合加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验

对7根钢筋混凝土梁拉区粘贴CFRP,压区粘贴角钢,分析不同加固量和不同加固历史对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响;绘制受拉钢筋、CFRP的应力-应变曲线及荷载-挠度曲线。结果表明:CFRP与角钢加固的试验梁极限承载力提高明显,同时,外部加固材料可有效延迟或抑制试件裂缝的开展;对持荷加固和卸荷加固的钢筋混凝土梁,加固材料存在不同程度的应变滞后,且卸荷加固梁的CFRP、角钢利用率明显优于不卸荷加固梁;试验得到的极限承载力计算结果与试验值吻合较好。