CFRP-不锈钢夹层管混凝土柱轴压试验及承载力计算方法

为了提升薄壁不锈钢结构的承载性能和耐久性,在不锈钢管内外壁粘贴碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber-Reinforced Polymer,CFRP）复合约束海水海砂混凝土,制得一种CFRP-不锈钢夹层管海水海砂混凝土结构。以CFRP粘贴层数和方式为变化参数,对18个短柱试件进行了单调轴心受压试验,观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了荷载-位移曲线和材料应变分布数据,分析了试件轴压力学性能的变化规律。结果表明：内外贴CFRP能有效地提高结构的承载能力和变形能力;无CFRP和内贴CFRP试件的破坏形态均为剪切破坏,但破坏形态会随着外贴CFRP层数的增加向腰鼓破坏转变;在相同粘贴方式下,试件的承载能力、变形能力和耗能能力随着CFRP层数的增加呈非线性提高;在相同粘贴层数下,内贴CFRP的力学性能提升效果优于外贴CFRP,粘贴1层和2层CFRP时,内贴试件的极限承载力相较于外贴试件能再提高5.6%和6.7%,同时内贴1层CFRP的试件的耗能能力与外贴2层CFRP的相当;应变分析显示,在试件破坏前,CFRP与不锈钢协同工作良好。文中最后基于极限平衡法,考虑不锈钢的应变硬化效应,提出了C...     

开孔板加劲型压型钢板加固混凝土界面黏结-滑移机理

为研究开孔板(perfobond leiste,PBL)加劲型压型钢板加固混凝土界面黏结-滑移机理,首先设计了3组试件进行推出试验,分析了其破坏形态、极限荷载值和滑移量,然后在试验基础上建立了有限元模型,分析了PBL连接件极限荷载值的影响参数.研究结果表明:PBL连接件破坏分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,试件破坏时混凝土出现贯通裂缝,底部混凝土剥落,试件为混凝土剪切破坏,且为延性破坏.影响PBL连接件极限承载力的参数主要有贯穿钢筋、黏结摩擦力、混凝土强度、开孔直径和PBL厚度,其中贯穿钢筋影响最明显,有贯穿钢筋的试件比无贯穿钢筋的试件极限承载力提高了约73.8％,贯穿钢筋也可以提高极限滑移量,增加延性.黏结摩擦力通常作为安全储备,混凝土强度和开孔直径的增加也可显著提高极限承载力,而PBL厚度影响不显著,开孔钢板强度对极限承载力基本无影响.     

CFRP-钢管混凝土加固RC短柱偏压性能试验

通过8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆钢管自密实混凝土复合加固和4根圆钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土(RC)方形短柱的受压试验,研究了复合加固RC短柱偏压受力性能,分析了偏心距和CFRP层数对复合加固RC短柱的破坏形态、承载力、刚度和延性的影响.复合加固RC短柱的破坏形态包括端部混凝土的压碎、受压区钢管屈曲和CFRP断裂.加固试件表现出延性破坏特征,达到极限承载力后,仍具有一定的承载和变形能力.随着偏心距的增大,加固试件变形增大;偏心距为20,40和60 mm的试件极限承载力平均降低幅度分别约为25%,37%和42%.随着CFRP层数的增加,加固试件变形减小,延性降低;CFRP层数为1和2的试件极限承载力平均提高幅度分别约为16.2%和39.8%.     

内压作用下CFRP/钢复合管受力性能试验研究

为研究内压作用下碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)/钢复合管的受力性能,进行了8根CFRP/钢复合管及1根普通钢管的内压荷载试验.试验中考虑的变量有碳纤维布层数、碳纤维布轴向及环向搭接长度.试验结果表明:外贴单层碳纤维布时,CFRP与钢管的协同变形效应随碳纤维布轴向及环向搭接长度的增加而增强,当轴向及环向搭接长度分别达到50mm及200mm时CFRP与钢管变形趋于一致;内压作用下CFRP/钢复合管的荷载-应变曲线呈近似双线性的变化规律,其刚度、屈服强度及极限强度均随碳纤维布层数的增加而增大,试件典型破坏形态为CFRP环向受拉断裂.最后,基于试件典型破坏特征,提出了适用于CFRP/钢复合管的强度计算模型.     

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。     

玄武岩纤维TRC板拉伸性能试验研究

采用短切钢纤维体积掺量为0%、0.8%、1.6%的3种精细混凝土基体分别制备玄武岩纤维TRC板,并对纤维编织网施加不同水平的预拉力,通过单轴拉伸试验,考察了各类TRC板试件的应力-应变关系和裂缝形态.试验结果表明:随着纤维编织网层数的增加,TRC板试件的开裂荷载减小,极限荷载和极限应变均增大,裂缝形态得到很大改善.随着纤维编织网上预拉力水平的增加,TRC板试件的开裂荷载增大,极限荷载并未产生明显变化,极限应变减小,裂缝逐渐表现出不良的形态.TRC板试件的拉伸性能与短切钢纤维掺量和预拉力水平均存在一定的相关性;当基体混凝土中掺加体积分数为1.6%的短切钢纤维且纤维编织网上施加的预拉力大小合适时,TRC板试件表现出相对较好的拉伸性能.     

粘贴钢板加固木梁试验研究

对8根木梁粘贴钢板加固进行对比试验研究,其中3根为对比试件,5根为粘贴钢板加固木梁试件,试验参数包括钢板厚度(3或5mm)、钢板层数(1或2)和是否采用螺栓锚固。研究结果表明:粘贴钢板加固木梁的极限承载力有明显提高,提高幅度为9%～141%(平均提高60%);其中采用螺栓锚固的粘贴钢板加固木梁的极限承载力提高幅度更大,平均提高88%。加固木梁的极限位移亦明显提高,提高幅度为16%～139%(平均提高61%)。粘贴钢板加固木梁试件的初始弯曲刚度亦有较大提高,提高幅度为32%～158%,其中粘贴一层5mm厚钢板的加固木梁提高最多。粘贴钢板加固木梁跨中截面仍基本符合平截面假定;在相同荷载作用下,加固木梁受拉边缘钢板拉应变和受压边缘压应变明显小于对比试件。粘贴钢板加固木梁并用螺栓锚固是一种有效的加固方法。     

套筒截面尺寸对套筒灌浆搭接接头拉伸性能影响试验

为研究套筒截面尺寸对套筒灌浆搭接接头受力性能的影响，进行了39个套筒厚度、内径不同试件的单向拉伸试验，研究了其破坏形态、极限承载力、延性、钢筋和套筒应变等性能. 结果表明：试件的破坏形式有钢筋拉断破坏和钢筋拔出破坏；由于加载偏心影响，试件的有效搭接长度约为设计搭接长度的81%；套筒内径相同时，在一定厚度范围内，随壁厚增加，套筒约束增强，试件承载力增大；套筒壁厚相同时，壁厚较小（1.5?mm）时，约束较弱，内径（类似保护层厚度）越大，试件承载力越大，壁厚大于等于2.0?mm时，约束增强，试件发生拉断破坏，内径的增加对承载能力影响小；在弹性阶段，套筒壁厚比套筒内径对钢筋-灌浆料黏结力的影响更明显；套筒中部截面的纵向应变在加载前期为拉应变，随荷载增大逐渐向压应变转化；套筒中部截面的环向应变在加载前期为压应变，随荷载增大逐渐转变为拉应变.提出的接头极限黏结应力和钢筋临界搭接长度计算公式，适用性较好，可供实际工程参考.     

CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能

碳纤维增强复合材料(CFRP)广泛用于结构构件的加固和修复。为了进一步了解CFRP加固混凝土结构的力学特性,本文针对CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能,开展准静态拉伸-剪切试验研究,得到界面剪应力-位移曲线和CFRP应变分布以及CFRP-混凝土界面的剪切破坏形态;揭示了CFRP-混凝土界面剪切滑移破坏机理;建立了CFRP-混凝土界面精细化有限元分析模型。分析结果表明:在界面剪力作用下,加固试件会发生界面混凝土脆性剪切破坏,CFRP和环氧树脂黏结层则无明显损伤,界面剪切强度由混凝土抗剪强度控制;监测CFRP初始应变分布无法预测破坏面;即使设置非黏结区,混凝土试件端部仍然被拉下三角形块体,其大小受有效黏结区影响;在黏结区与非黏结区交界处,CFRP的应变随荷载呈线性增大;有效黏结长度为粘贴长度的51%;建立的数值计算模型也得到了试验结果的验证。     

CFRP加固砼—砖组合墙抗震性能试验与分析

为研究碳纤维布(CFRP)加固后砼—砖组合墙的抗震性能,对2组开有洞口的墙体试件进行了拟静力试验研究,分析其破坏形态、裂缝分布、荷载、滞回曲线、延性系数、应力—应变曲线等抗震性能指标。研究CFRP加固对砼—砖组合墙体的影响,并与加固后的纯砖墙试件进行对比。结果显示:CFRP加固后的砼—砖组合墙试件的开裂荷载提高了16.67%,极限荷载提高了31.43%以上,延性提高了77.8%以上;CFRP加固后的纯砖墙试件开裂荷载、极限荷载均无明显提高,延性提高了10.3%。表明CFRP加固可以显著提高砼—砖组合墙的抗震性能,且加固效果要明显优于对纯砖墙的加固。为CFRP加固砼—砖组合墙的推广和应用提供参考。     

CFRP-钢管-CFRP复合钢管约束海砂混凝土短柱轴压试验

以钢管壁厚、钢管屈服强度、碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)层数和位置、混凝土强度等为研究参数,进行19根CFRP-钢管-CFRP复合钢管约束海砂混凝土短柱的轴压试验,分析试件破坏模式、荷载-应变曲线、结构承载力等,并讨论现有算法对承载力计算的适用性.研究结果表明：内外壁CFRP与钢管的组合对核心混凝土有良好的复合约束作用,可大幅提高结构承载力;钢管内外壁张贴CFRP后,其结构破坏模式由剪切破坏变为腰鼓破坏;钢管最先开始屈服,CFRP层数决定纤维布的断裂宽度和分布;荷载-应变曲线在强化阶段呈明显线性上升特性,二次刚度由CFRP层数决定;与外壁张贴CFRP试件相比,内壁张贴CFRP试件的结构承载力更大.     

水平粘贴CFRP加固多孔砖砌体墙的抗震性能试验

目的研究水平粘贴CFRP加固多孔砖砌体墙的抗剪承载力及延性,探讨CFRP粘贴基层处理方式对多孔砖砌体墙抗震加固性能的影响.方法通过对3片多孔砖砌体墙试件的低周反复荷载试验,分析了采用水平方向粘贴CFRP加固的多孔砖砌体墙的破坏过程及加固效果,讨论了加固后的墙体试件的受剪承载力、受剪破坏形态以及CFRP粘贴方式对加固墙体抗震性能的影响.结果对比未加固的墙体,有砂浆基层的CFRP加固的墙体试件开裂荷载及受剪承载力分别提高了3.6%和8.2%,极限变形增大1倍;直接在砌块表面粘贴CFRP加固的墙体试件开裂荷载及受剪承载力分别提高了16.3%和27.8%,极限变形增大1.5倍.结论多孔砖砌体墙上水平方向粘贴的CFRP能延缓墙体裂缝的开展,提高墙体的抗剪承载力,增强墙体的整体性,增大墙体的极限变形,从而改善墙体抗震性能;直接将CFRP粘贴在墙体的砌块上抗震加固效果更好.     

粘钢加固及粘钢板与CFRP复合 加固损伤RC板抗弯试验研究

对7块使用近60年的RC桥面板采用粘贴钢板加固法及粘贴钢板与CFRP复合加固法加固后进行抗弯性能试验研究.试验对比研究了不同加固方式下试验板的承载力、刚度、裂缝、应变以及破坏形态等变化规律.试验结果表明:两种加固方法均能有效提高试验板的抗弯性能;粘贴2 mm、4 mm和6 mm厚钢板试件的承载力分别提高52.5％、126.0％和162.5％,复合加固试验板承载力分别提高87.0％、148.0％和158.5％;采用钢板和CFRP复合加固既有损伤受弯构件时,CFRP的加固作用能得到充分的发挥;对于粘贴钢板加固法,现行规范和规程可用于既有损伤RC板的抗弯承载力计算;运用本文提出的考虑损伤影响的粘钢加固及粘钢板与CFRP复合加固既有损伤构件抗弯承载力计算方法所得的计算值与试验值吻合较好.     

钢板-型钢双剪试件的界面粘结性能试验研究

为验证粘贴钢板的不同厚度、层数及宽度等因素对钢–钢界面粘结性能的影响,通过改进的双剪试验装置,对钢板–型钢双剪试件进行了轴向拉伸试验研究,分析在各因素影响下,粘结界面上的应力分布特点、粘结剪切破坏过程、破坏特征、钢板应变发展及分布规律,得出钢板与型钢的粘结应力分布规律和粘结剪应力-滑移曲线,提出钢板型钢界面粘结承载力的计算公式,且计算结果与试验结果吻合良好,研究成果为粘钢法加固钢结构计算理论建立及加固设计提供了试验依据。     

胶合木粘钢顺纹拉拔承载力试验研究

为研究胶合木粘钢连接的顺纹拉拔力学性能,开展了27个胶合木粘钢试件的试验研究,主要变化参数为锚固长度和钢板上的开孔密度或孔间距。对比分析了破坏形态与破坏机制、荷载-滑移曲线和等效黏结强度等结构性能。试验结果表明:锚固长度和钢板上的开孔密度是影响胶合木粘钢承载力的主要因素;粘钢试件破坏模式主要有钢板拉断、钢板屈服、木材剪切破坏和钢板-胶层界面破坏;通过对粘钢试件的合理设计,能够避免发生木材剪切破坏和钢板-胶层界面破坏等脆性破坏,实现具有大承载力和高延性特性的延性破坏形式。最后,基于试验结果提出胶合木粘钢连接的破坏模式判定方法,并给出了设计建议。     

粘钢加固既有石楼板抗弯性能试验研究

为提高既有石结构中石楼板(石板)的抗弯承载力和变形能力，防止石板发生脆性破坏，提出了用于石板抗弯加固的粘钢加固技术，并对加固石板试件进行受弯性能试验，研究钢板厚度及宽度(即截面积)对石板受弯性能的影响.结果表明，粘钢加固石板可显著有效改善石板的脆性破坏形态，加固后石板的破坏形式表现为具有明显挠曲变形的延性破坏；粘钢加固石板的抗弯承载能力得到显著提升，其极限荷载较未加固石板提升了60%～233%,随着钢板的厚度和宽度的增大，加固效果更加显著；粘钢加固石板能有效抑制石板受拉区不可见微裂缝的发展，显著提高了石材的极限拉应变，从而增大石板的开裂荷载.随着钢板的厚度和宽度的增大，开裂前石材极限拉应变提升幅度为79.75%～178.48%,粘钢加固石板的开裂荷载较未加固石板提升了60%～140%;最后通过理论计算，建立粘钢加固石板的受弯承载力计算公式，理论计算结果与试验结果较为符合.     

H型截面高强度铝合金开孔柱轴压性能试验

本文以开孔个数和开孔孔径为研究参数,对10根H型高强铝合金开孔柱进行了轴压性能试验研究。介绍了高强铝合金柱的试验加载方案,描述了高强铝合金柱在轴压荷载下的破坏模式,给出了其荷载-位移曲线及荷载-应变曲线,并将开孔个数,开孔直径,开孔率对高强铝合金柱极限荷载的影响及试件在不同状态下的延性进行了讨论。试验结果表明：双轴对称截面H型的高强度铝合金柱,在轴向荷载作用下其破坏形态均表现为弯曲失稳;高强铝合金柱的极限荷载和开孔个数呈现负线性相关关系,试件的极限荷载和开孔率呈现近似负线性相关关系;将试验结果与我国铝合金规范中计算公式的计算结果进行对比,表明按照我国铝合金规范计算公式的得到的极限荷载计算结果相对偏保守。最后,在我国铝合金计算公式的基础上,通过引入修正系数α1,建立了适用于H型截面高强度铝合金开孔柱稳定承载力计算公式。     

FRP加固木柱轴心受压性能试验研究

鉴于FRP加固木柱的抗压性能研究很少,本文共设计了4组横向加固的木柱,加固层包括CFRP和GFRP两种类型,以研究横向加固层层数和弹性模量对木柱受压性能的影响。试验结果表明,试件的极限荷载随加固层层数增加而增大,CFRP加固试件的极限荷载高于GFRP加固试件的。     

粘贴钢板加固RC梁抗弯性能分析

为研究钢板加固RC梁抗弯性能和破坏形态,做四根试验梁,对破坏后钢板加固的3根梁和1根普通对比梁进行抗弯性能试验,测出钢板层数(1、2、3层)加固下RC梁的荷载、裂缝、挠度等值,与未加固RC梁进行分析。有限元模拟软件对试验各个梁进行有限元分析,试验与有限元模拟对比验证,深入分析配筋率和钢板长度对加固RC梁加固效果和抗弯性能的影响。研究结果表明:钢板加固层数、长度、厚度和配筋率影响因素中,钢板层数的改变对RC梁抗弯性能的影响最为显著,且钢板存在最佳配板率和最优加固长度。     

三级配混凝土及湿筛混凝土单轴动态拉伸性能试验研究

考虑大骨料特性的混凝土动态拉伸性能研究是混凝土坝抗震特性研究的一个突出问题.进行了大坝迎水面常用的三级配混凝土及湿筛混凝土在10-5、10-4、10-3、10-2 s-1四种应变速率下的单轴动态直接拉伸强度试验.试验采用尺寸为250mm×250mm×400mm和150mm×150mm×300mm的棱柱体试件.试验测得不同应变速率下试件的单轴动态拉伸应力和应变.基于试验数据探讨了三级配混凝土及湿筛混凝土的破坏形态、单轴抗拉强度、峰值应力点的应变随应变速率的变化规律.此外,还建立了三级配混凝土与相应湿筛二级配混凝土的动态强度关系.试验结果可为混凝土大坝、海洋平台等的抗震设计提供理论依据.