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。     

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。     

预应力FRP加固RC梁的受弯剥离承载力分析

基于纤维增强复合材料(FRP)与混凝土之间界面的粘结-滑移双线性模型,推导了预应力FRP片材加固受弯钢筋混凝土(RC)梁弯曲裂缝间界面的粘结剪应力,考虑了FRP预应力水平和裂缝间距对构件承载力的影响;以界面断裂能所对应的临界滑移量作为剥离判据,建立了界面起始剥离和剥离破坏的预测模型,并进行了实验验证.研究结果表明:利用该模型可以有效地预测受弯FRP片材加固RC梁的剥离状况及剥离破坏时的承载力;FRP的预应力水平越高或裂缝间距越小,加固梁的抗剥离承载力越大.     

混凝土表层嵌贴FRP筋粘结性能试验研究

表层嵌贴FRP筋加固法(简称NSM法)是目前复合纤维材料加固的最新方法,混凝土表层嵌贴FRP筋的粘结性能是这一加固新技术的重要研究课题。完成3组共6个试件的FRP筋表层嵌贴加固的拉拔试验,对CFRP、GFRP、BFRP三种不同类型FRP筋材进行了对比研究,主要研究不同FRP筋类型对表层嵌贴加固的粘结性能及破坏模式的影响。试验研究结果表明:表层嵌贴碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(GFRP)、玄武岩纤维(BFRP)筋加固均具有良好的粘结性能,具有良好的性能优势和广泛应用前景。     

纤维布加固无粘结预应力梁抗弯试验研究

通过试验对纤维布加固无粘结预应力梁的破坏形态、受力性能、截面应变分布以及挠度变化等进行了研究,主要讨论了加固梁在不同纤维布加固层数、不同加固前预损伤作用和不同加固纤维材料下的性能．试验结果表明：通过粘贴芳纶纤维布、碳纤维布材料都可以有效地提高无粘结预应力梁的受弯极限承载力;当采用多层纤维布加固时,加固梁的受弯极限承载力提高幅度与粘贴纤维布层数的增加呈单调递减的规律;加固前,施加20％、40％对比梁极限承载力预损伤对加固性能影响不大;同层数纤维布加固,芳纶纤维布与碳纤维布加固梁的受力效果相似,受弯极限承载力相近,裂缝开展和刚度变化存在差异．在试验研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS进行了模拟计算研究,模拟结果表明,ABAQUS可以真实反映纤维布加固无粘结预应力梁的整个受力过程,模拟值与试验值吻合较好．最后根据试验以及数学模拟中反映出的规律,建立了纤维布加固无粘结预应力梁极限抗弯承载力的实用理论公式,理论计算结果与试验结果符合较好．     

纤维增强塑料与混凝土粘结抗冻融性能研究

纤维增强塑料(简称FRP)加固混凝土结构通常是将其粘贴在混凝土的表面，因此FRP材料与混凝土结构之间的粘结性能成为影响加固效果的关键因素，环境因素对FRP加固混凝土结构的影响主要体现在FRP与混凝土的粘结面上，试验表明，在冻融循环的环境影响下，FRP材料与混凝土粘结强度将有所下降。     

预应力FRP加固RC梁的受力分析

粘贴预应力纤维增强复合材料(FRP)片材对土木建筑结构进行加固和修复,可以提高工程效率。改善构件的受力状况．文中从理论分析着手,推导出了预应力FRP片材增强RC梁的有效预应力、预应力损失量和容许张拉预应力的计算公式,并以两组预应力FRP片材增强RC试验梁为研究对象,从理论上计算了这些试验梁的有效预应力、预应力损失量和容许张拉预应力．分析结果表明,有效预应力的理论计算值与实验值相吻合,但预应力损失量的实验值比理论计算值稍大．     

FRP在土木工程结构加固应用中的研究进展

 总结了加强纤维复合材料（FRP）的特点,比较了FRP加固与黏钢加固的异同,对FRP结构加固领域的最新研究成果与工程应用成果进行了系统地综述与分析,指出了FRP结构加固研究与应用中应着重解决的几个关键技术,FRP材料技术、FRP加固设计技术、FRP加固施工技术和FRP检测评价技术。文中还针对FRP结构加固的进一步研究给出了建议和展望,加强FRP加固材料、FRP加固的预应力施工方法、碳纤维加固结构施工方法的研究开发;加快相关加固技术规范的编制;加强混合纤维加固结构以及加固结构的长期性能的研究。研究与应用均表明,FRP用于结构加固具有维修费用少、施工方便、对交通干扰小、结构耐久性能好等特点,必将在未来的结构加固领域占据越来越重要的地位。     

纤维增强复合材料抗剪加固混凝土梁试验研究进展

 基于纤维增强复合材料(FRP)抗剪加固混凝土梁试验研究成果,对3 种不同FRP 抗剪加固方法进行总结。介绍了外贴FRP(EB)、表面嵌入FRP(NSM)抗剪加固方法的试验研究历史和现状,总结了这两种方法的优缺点。重点阐述了截面中部插入FRP(ETS)抗剪加固方法的试验研究进展,提出了加强FRP 抗剪加固混凝土梁试验研究的建议。     

纤维增强材料在城市给排水管道修复中的应用研究

给排水管道性能劣化及其引发的严重城市内涝和次生灾害对现有城市给排水管道修复提出了更高的技术要求。近年来,纤维增强材料因具有比强度高、力学性能好、抗化学腐蚀性强和耐疲劳性能优异等优势,从各类修复材料中脱颖而出,在城市给排水管道修复中逐步得到应用。针对给排水管道纤维修复材料的基本性能、应用形式及修复效果评价等关键技术问题,分析了管道喷涂材料、纤维增强内衬管和刚性管道加固等三种应用形式及其修复机理;从试验测试、数值模拟和现场调查评估等角度总结了纤维增强材料的管道修复效果评价方法。最后,从新材料开发、纤维材料-管道界面粘结性能及纤维修复材料的环境效应方面展望了纤维增强材料在管道修复中的应用前景。     

FRP筋及其增强砼的耐久性与寿命预测

讨论了一种新型纤维增强聚合物筋(FRP筋)的制备方法、性能特点、耐久性影响因素及性能劣化机理,分析研究了当前国外FRP筋及其增强砼的耐久性试验、耐久性设计及寿命预测方法,提出了目前FRP筋及其增强砼耐久性及寿命预测研究中存在的问题和改进的研究方法及思路,为我国开展FRP筋增强砼的耐久性研究和建立相应的寿命预测模型提供参考.     

抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统设计及试验

针对传统纯粘贴纤维增强复合材料(FRP)抗剪加固钢筋混凝土梁技术中,FRP强度利用率低、端部极易发生剥离和被动受力等问题,自主研发了抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统.它由锚固装置、张拉装置和转角圆钢3部分组成.详细给出了各部件尺寸的设计方法和预应力施工工艺.设计制作了适用于2层50mm宽FRP的预应力系统,分别进行了1组直线条带的承载力试验和8组抗剪U形条带的预应力损失试验研究.结果表明:预应力系统能够有效锚固FRP并实现拉断破坏,使其强度利用率最大可达到96.1%;各部件尺寸设计方法是安全可靠的;施工工艺能够在确保FRP两侧应力的均匀性和对称性的基础上施加不同大小的预应力值;预应力系统适用于施加244.84 MPa以上预应力值的抗剪FRP,其长期预应力损失比约为15%.     

FRP与混凝土界面粘结性能的试验研究

纤维(FRP)与混凝土的粘结性能是外贴纤维增强聚合物加固钢筋混凝土结构技术的关键问题.采用修正梁模型,对9个外贴FRP条带加固混凝土受弯构件的粘结性能进行了试验研究.分析了FRP应变、局部粘结剪应力发展规律以及沿粘结长度在各级荷载下的分布规律.考察了混凝土强度和FRP粘结长度对粘结强度等粘结性能的影响.验证了FRP有效粘结长度,探讨了有效粘结长度的影响因素,计算得到了局部粘结剪应力-滑移关系曲线.通过对试验结果的统计回归分析,提出了局部粘结剪应力-滑移本构关系模型以及有效粘结长度计算公式,分析结果与试验结果都吻合较好,可供实际加固改造工程应用及完善相应规范的编制参考.     

FRP在预应力混凝土结构中的应用与研究

FRP是一种新型的建筑材料,本文简单介绍了其在土木工程中的应用,着重介绍了新型FRP筋、钢纤维在预应力混凝土结构中的应用以及预应力碳纤维布在混凝土受弯构件加固中的应用,并对部分研究成果作了总结。     

浅谈FRP对钢筋混凝土结构的抗腐蚀性

FRP是纤维增强聚合物,它是一种经济、便利、轻质和耐久的防腐保护材料,不但具有阻锈的功能,还具有补强恢复的效用,在锈蚀钢筋混凝土结构的加固与维护中得到了广泛的应用。文章重点介绍了FRP对钢筋混凝土的抗腐蚀性、影响FRP对钢筋混凝土的抗腐蚀性因素以及FRP加固体系抗腐蚀性机理,并分析了FRP在我国钢筋混凝土结构中的发展空...     

冻融循环对FRP增强混凝土柱影响试验研究

为验证采用FRP加固混凝土结构的耐久性能，采用快速冻融循环试验方法，首先研究了冻融循环对FRP力学性能、粘结剂剪切粘结性能、FRP与混凝土粘结强度的影响，并在此基础上进一步研究了冻融循环对FRP加固混凝土柱受力性能的影响．结果表明：冻融循环对CFRP的力学性能影响不大，对GFRP力学性能有较大影响；冻融循环对FRP与混凝土粘结性能影响较大，对FRP增强混凝土柱的影响不显著．     

预应力FRP加固工程结构技术研究进展

围绕国内外预应力FRP加固技术的研究现状以及最新进展,从预应力FRP加固混凝土结构、预应力FRP加固钢结构、预应力FRP加固中关键技术的研究等方面进行了综述。试验研究表明：预应力FRP加固混凝土能显著提高构件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,改善受弯构件在长期荷载的力学性能,提高构件的疲劳寿命;预应力CFRP加固钢梁后,其屈服荷载和极限荷载相对于对比梁都有明显的提高,其提高的程度随着预应力CFRP的用量和预应力水平的提高而增大;预应力CFRP加固对钢梁的刚度提高作用也比较明显,对低强度的钢材,提高效果更明显;采用预应力FRP加固工程结构的关键问题在于预应力的施加体系、预应力控制值、预应力损失和端部的锚固。     

体外预应力FRP筋混凝土梁承载力计算

纤维增强塑料(FRP)作为一种新型高性能的结构材料,具有轻质、高强和抗腐蚀等特点,在土木工程中是一种具有发展前景的新型预应力筋用材。采用应变折减的方法推导了体外预应力FRP筋混凝土梁承载力的计算方法,并将计算结果与试验数据进行了对比。研究结果表明本文推导的计算方法可以作为体外预应力FRP筋混凝土梁承载力的计算公式。     

预应力FRP片材增强RC梁的界面应力分析

粘贴预应力纤维增强复合材料(FRP)片材对土木建筑结构进行加固和修复,可以提高工程效率,改善构件的受力状况.文中从理论分析入手,推导了预应力FRP片材增强钢筋混凝土(RC)梁界面层的剪应力和正应力的计算公式,分析了预应力作用下FRP片材和混凝土之间的界面层的应力分布,并通过有限元对碳纤维簿板(CFL)增强RC梁作了数值实验验证,探讨了初始预应力施加量和CFL厚度对界面应力的影响.理论分析和有限元计算结果表明,当CFL两端无锚固、施加初始预应力为CFL抗拉极限强度的20%时,CFL有发生剥离的危险.     

FRP加固混凝土梁剪弯段的剥离应力分析

为更有效地分析外贴纤维复合材料(FRP)片材加固混凝土梁剪弯段的剥离应力问题,提出了避开对整根加固梁进行有限元分析的困难,取加固梁两弯剪裂缝间梁段作为空间非线性有限元计算模型的思路,并用圣维南原理和数值模拟方法说明该简单模型的合理性和可靠性.并基于此模型,以FRP应力、剪跨比、FRP-混凝土粘结滑移本构关系、FRP层数...