CFRP加固初始损伤桥梁构件性能监测试验研究

由于使用过程中的汽车超载作用和环境侵蚀作用导致既有钢筋混凝土桥梁不可避免地发生损伤,引起变形过大和承载力下降从而影响其使用性能,必须采取维修加固措施方可继续服役.本文通过静载试验模拟汽车超载作用,通过恒电流加速锈蚀试验模拟氯盐侵蚀环境下混凝土构件承载力退化,采用CFRP对存在初始损伤的桥梁构件进行了加固,并采用分布式光纤传感技术(BOTDA)监测了构件内部应变,对比分析了加固前后的挠度、裂缝及应变变化情况.试验结果表明,不同的初始损伤对碳纤维加固效果影响不同,引起较大残余变形的超载损伤对加固后桥梁构件的协同工作能力有明显的降低影响.构件内布设传感光纤在超载状况和钢筋锈蚀情况下均可保证稳定、可靠的性能监测,可用于智能桥梁的设计实施和既有桥梁的实时监测.     

碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为研究碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁的的抗弯性能,通过外加电流法获得锈蚀钢筋混凝土梁粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁整体上随着钢筋锈蚀率的提高,其承载力和抗弯刚度不断降低;锈蚀严重时,会发生脆性破坏;锈蚀混凝土梁粘贴碳纤维布加固可以明显提高其承载力和抗弯刚度;同时随着钢筋锈蚀率的提高,抗弯刚度的增加幅度也不断提高,而承载力的增幅影响不大。在试验及分析结果的基础上,引入锈蚀梁整体刚度退化系数以及考虑到碳纤维布拱作用模式的影响,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。     

CFS/GFS层间混杂加固纤维混凝土梁抗弯试验研究

对采用杜拉纤维和钢纤维混杂改性的混凝土梁外贴碳纤维布和玻璃纤维布（CFS／GFS）进行混杂加固抗弯试验，对构件的开裂及发展情况以及构件加固后刚度的变化进行了对比分析研究．试验结果表明，掺入杜拉纤维和钢纤维，可以延缓混凝土构件微裂缝的出现，控制裂纹扩展，提高混凝土材料的强度，这种混杂纤维混凝土梁在试验过程中表现出比单一纤维混凝土梁更为优良的材料性能．采用不同形式的纤维布加固混凝土梁得到的加固效果有较大的不同，按试验方案采用CFS／GFS层间混杂加固纤维混凝土梁是一种有效的加固方法，在保证提高承载力的前提下，既提高了纤维混凝土构件的延性，又可降低加固成本．     

钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件材料强度利用系数和可靠度分析

钢筋混凝土面层加固石砌体形成的组合结构轴心受压构件属二次受力结构,面层的混凝土和钢筋强度不能得到充分利用,为此,在极限承载力计算中,引入小于1.0的材料利用系数来考虑这一影响,然而现行规范中未给出该系数取值. 根据石砌体、混凝土和钢筋的本构关系研究的成果和变形协调条件,分析了钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件混凝土和钢筋的材料强度利用系数. 根据分析结果并结合相关规范,建议混凝土和钢筋的材料强度利用系数均取0.8. 基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068-2001),利用一次二阶矩法（JC法）进行了钢筋混凝土面层加固石砌体轴心受压构件可靠度分析,分析结果表明满足现行规范要求.     

碳纤维布加固RC梁受弯试验研究进展

纤维增强复合材料作为新型高性能结构材料在混凝土结构的加固修复中得到了广泛应用,尤其是在混凝土受弯构件加固中取得了良好效果。为进一步拓展纤维增强复合材料加固方法的应用提供依据,通过介绍四种不同类型碳纤维布加固梁抗弯试验研究现状,对已有试验及试验数据的总结、分析,横向比较了普通碳纤维、混杂碳纤维、预应力碳纤维和预应力混杂碳纤维布加固钢筋混凝土梁的特点。得出预应力混杂纤维布对混凝土受弯构件的加固效果最为理想。     

钢筋锈蚀对钢筋混凝土构件承载力影响的数值模拟

由于经济技术条件局限,早期的混凝土结构设计对耐久性重视不够,结构的过早破坏给各国带来了巨大的生命财产损失。影响混凝土结构耐久性的因素繁杂多样,给研究工作带来了巨大的困难,现状和研究表明,钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性损伤的最重要因素之一。建立锈蚀钢筋混凝土轴心受压构件模型,利用ANSYS有限元模型模拟其承载力变化情况。研究发现其锈蚀钢筋混凝土轴心受压构件的承载力比相同参数未锈蚀构件承载力有显著减低。利用有限元软件AYSYS模拟钢筋混凝土轴心受压构件在不同钢筋锈蚀率条件下的承载力变化规律。     

碳纤维包裹条件下的钢筋锈蚀与混凝土保护层开裂

裂缝对钢筋混凝土构件在氯离子侵蚀条件下的耐久性影响较大,积极有效的控制构件裂缝可以提高构件的耐久性.通过理论分析探讨碳纤维约束条件下混凝土构件保护层纵向开裂时钢筋的锈蚀量、锈蚀率等之间的关系;讨论碳纤维约束下混凝土构件裂缝开展的形态.对混凝土保护层锈蚀胀裂破坏的弹性力学模型进行修正,建立碳纤维约束条件下混凝土保护层锈蚀胀裂时钢筋锈蚀量的计算模型,结果证明合理的碳纤维加固方式可以有效约束混凝土构件纵向裂缝的开展.     

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.     

冻融和锈蚀环境下混凝土受弯构件的刚度计算模式研究

针对东北寒冷地区混凝土结构耐久性问题开展试验研究,分析了冻融循环和钢筋锈蚀共同作用下钢筋混凝土受弯构件的受力性能,揭示了冻胀现象和钢筋锈蚀对钢筋混凝土受弯构件抗变形能力的影响规律,并建立了冻融和锈蚀环境下混凝土受弯构件的刚度计算模型,经试验验证、分析对比结果表明,计算模型合理可行.     

玄武岩纤维与碳纤维加固连续梁抗弯试验研究

为分析玄武岩纤维布与碳纤维布加固混凝土T形截面连续梁的抗弯性能和破坏模式,对7根由两种纤维加固的T形截面连续梁和1根对比梁进行了抗弯试验.试验设计考虑了混凝土连续梁负弯矩区纤维布绕过柱粘贴的情况.试验结果表明,同等工况下,玄武岩纤维布对连续梁的抗弯承载力提高程度较小,但玄武岩纤维布加固梁具有更好的延性.建议国产玄武岩纤维布加固混凝土受弯构件的允许拉应变,对于重要构件不超过0.007,对于一般构件不超过0.01.实际工程中,对混凝土受弯构件加固后的承载力提高幅度要求不高且要求较好延性、耐腐蚀性的情况下,可采用玄武岩纤维复合材料.     

纤维增强塑料在桥梁加固工程中的应用

交通设施是保证国民经济和社会健康发展的重要基础设施，钢筋混凝土桥梁作为交通设施的重要组成部分，起到至关重要的作用。由于种种原因。部分钢筋混凝土桥梁出现承载力不足，纤维增强塑料（简称FRP）加固钢筋混凝土桥梁结构是一个新兴课题，介绍了FRP加固用材料及技术特点，根据不同的FRP加固工艺，给出了几个典型工程实例，工程应用表明，FRP加固是具有良好发展前景的加固方法。     

寿命期内钢筋混凝土连续梁体系可靠度分析

建立了一种基于概率和有限元的寿命期内钢筋混凝土桥梁性能演变分析方法.在重点解决材料力学性能退化、截面面积削弱以及结构整体力学性能演变等问题数值模拟方法的基础上编写了耐久性分析程序CBDAS;根据现有研究成果建议了结构性能演变分析中出现的主要随机变量的统计参数;结合CBDAS和Monte-Carlo模拟建立了钢筋混凝土桥梁时变体系可靠度分析方法.最后,以一座钢筋混凝土连续梁为对象,利用时变体系可靠度研究其在氯离子侵蚀作用下寿命期内的结构性能演变规律.     

FRP筋纤维混凝土受弯构件试验研究

现有采用FRP的受弯构件中, FRP作为主要纵向受拉材料,用量通常较大。这造成FRP筋混凝土构件成本较高,同时还因构件刚度不够导致其变形而非承载力成为设计的控制因素。为了充分发挥FRP材料良好的抗拉性能,建立了FRP筋纤维混凝土受弯构件。通过结构试验的方法研究纤维混凝土对FRP筋混凝土受弯构件延性及变形能力的影响。试验结果表明,纤维的增加能够有效提高FRP筋受弯构件的变形能力,解决了过去FRP筋受弯构件延性差导致配筋率过高的问题。基于FRP筋与钢筋材料上的差异,针对FRP筋混凝土构件建立了相应的延性设计指标。采用该指标对纤维混凝土构件进行分析后发现,随着纤维含量的增加, FRP筋混凝土受弯构件的延性有着明显提高。     

基于模糊综合评判和层次分析法的桥梁安全性评估

根据钢筋混凝土梁桥的受力特点建立了钢筋混凝土梁桥安全性评价模型，结合层次分析法确定各影响因素的权重，用“加权平均型”模糊综合评定方法评定桥梁的安全性等级．该评定方法能够较好地反映在役钢筋混凝土梁桥的安全性状况，可以为桥梁结构的维修加固提供决策依据，评价结果简单直观．     

钢筋与 FRP 筋混杂配筋混凝土梁的抗弯性能

为了在试验基础上研究钢筋与纤维增强复合材料(fibre reinforced plastic, FRP)筋混杂配筋梁的抗弯性能, 运用有限元软件 ABAQUS 对已有混杂 FRP 筋试验梁进行建模和非线性分析, 研究了 FRP 筋种类、混凝土强度、等效配筋率等因素的影响. 基于有限元结果拟合出了适筋破坏时混杂 FRP 筋梁的 FRP 筋应力表达式和承载力计算公式, 并运用已有试验数据验证其正确性. 结果表明: 等效配筋率对混杂 FRP 筋梁的承载能力和变形性能影响最为显著, 其次为 FRP 筋种类; 混凝土强度对承载力有一定的影响, 但对刚度影响较为有限;     

结构用FRP的研究和利用现状

纤维聚合物(FRP)复合材料因其强度重量比及刚度质量比高、热膨胀系数低、各向异性、轻质、耐腐、无磁、有良好的抗疲劳性能及高耐久性等特点,可广泛应用于桥梁、纤维混凝土、补强加固材料、连续纤维筋、岩土工程和建筑工程中.本文介绍了FRP材料在新建结构、结构加固、桥梁中以及预应力FRP在混凝土结构中的研究和应用状况,并提出了结构用FRP在使用方面的一些问题和开发研究前景.     

既有钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态可靠度分析

分析了既有钢筋混凝土桥梁正常使用极限状态可靠度分析的特点;研究和讨论了模糊失效界限和荷载等级提高对既有桥梁正常使用极限状态可靠度影响;以钢筋混凝土最大裂缝宽度作为构件正常使用状态的分析对象,建立了混凝土构件在正常使用状态下的极限状态方程,并根据一座实际桥梁的检测资料进行了可靠度计算,讨论了正常使用情况下各个因素对混凝土构件可靠指标的影响.     

纤维布加固混凝土连续梁弯矩重分布特征分析

通过延性系数指标来研究纤维布加固矩形截面混凝土连续梁的弯矩重分布能力,采用数值分析方法模拟纤维布加固矩形截面混凝土连续梁的弯矩重分布系数。研究发现,能量法计算的能量比可考虑纤维布加固T形截面混凝土连续梁的实际弯矩重分布能力,可利用弯曲刚度法分析纤维布加固T形截面混凝土连续梁截面弯矩重分布系数的演变过程。     

先张后粘FRP的钢筋混凝土构件抗弯能力分析

针对钢筋混凝土结构外贴FRP进行加固时，FRP材料利用率较低的情况，采用对FRP先张拉再粘贴的办法，以提高构件使用阶段的性能、极限承载力和FRP强度利用率。在试验研究基础上，研究先张后粘FRP加固钢筋混凝土受弯构件的各种破坏类型、加固构件有效预应力、消压弯矩和开裂弯矩的计算方法；分析预应力FRP-RC复合截面多种可能的受弯极限应变组合状态，由界限破坏得出界限配纤率和界限弯矩；根据混凝土最大压应变得出FRP拉断相应的不同极限承我力表达式和混凝土压碎破坏时的极限承载力公式。研究结果表明，试验梁极限荷载计算值与实测值较吻合；所得出的抗弯分析方法和计算公式可供内嵌预应力FRP加固设计参考。     

纤维增强聚合物加固混凝土结构耐久性能研究

外贴纤维增强聚合物(FRP)加固混凝土结构的应用时间不长,因此这种加固方法的耐久性能需要试验验证.通过快速冻融试验、碱化试验、浸水试验、湿热试验研究了腐蚀环境对纤维增强聚合物复合体力学性能的影响.试验结果表明,碳纤维增强聚合物(CFRP)的耐久性能较好,在各种暴露条件下,力学性能没有明显退化;而玻璃纤维增强聚合物(GFRP)的耐久性能略差,水环境、碱环境、湿热环境以及冻融循环对GFRP均产生了较大的影响.采用快速冻融循环试验和湿热试验,研究了腐蚀环境对FRP与混凝土粘结性能、FRP加固混凝土梁、柱受力性能的综合影响.结果表明:FRP与混凝土粘结性能下降较大,FRP加固混凝土结构具有较好的耐久性能.