网状CFRP条带与钢板条带复合加固钢筋混凝土双向板承载力计算分析

目前,钢板加固法已广泛应用于钢筋混凝土结构加固,此外,碳纤维复材(CFRP)由于其高强、高性能等特点,也越来越多地被应用到加固领域.为了能充分利用这两种加固方法的优势,本文提出了一种新型的网状复合加固方法用于钢筋混凝土双向板加固,即交叉向地粘贴CFRP条带和钢板条带.本文对7个试件进行了局部荷载作用下的试验研究,其中1个为未加固板,1个为网状CFRP条带加固板,5个为网状CFRP条带与钢板条带复合加固板.结果表明网状复合加固板试件的极限承载力和变形刚度均有大幅提高.在试验研究的基础上,采用塑性铰线理论对网状复合加固板的承载力进行了理论分析,推导了网状复合加固板在局部荷载作用下的承载力计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好,可为实际加固工程应用提供理论依据.     

粘贴钢板条加固双向板承载力的分析与计算

外粘碳纤维(CFRP)布和钢板条可有效地加固补强混凝土双向板,目前在工程上粘贴正交的CFRP条带或矩形薄钢板加固混凝土双向板方面的研究和应用已有不少;文章在试验研究的基础上对承受局部均布荷载的粘贴单向钢板条加固的钢筋混凝土双向板进行了极限承载力分析,采用屈服铰线理论对该类加固板的塑性铰线模式和极限承载力进行了分析与计算.     

集中荷载下井字形CFRP与钢板条带复合加固RC双向板试验研究

通过集中荷载作用下9块未加固及加固的RC双向板的试验,研究了碳纤维(C FRP)条带、钢板条带以及两者复合加固后双向板的破坏特征和受力性能.分析了不同加固方法、CFRP用量以及加固条带间距对加固板开裂荷载、极限承载力、刚度和延性等方面的影响.试验结果表明:复合加固方法充分发挥了CFRP和钢板各自的优点,两者能很好地协调工作,显著提高板的开裂荷载、极限承载力以及变形刚度,并且使加固板保持较好的延性.在一定范围内,随着CFRP用量的增加,复合加固板的承载力增大,抗弯刚度提高,但延性有所降低;随着条带间距的增加,复合加固板的开裂荷载和延性逐渐降低,抗弯刚度无明显变化.     

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.     

CFRP加固均布荷载下简支双向板的承载力分析

对采用CFRP加固后双向板的承载力进行分析,得出加固后板的承载能力有极大的提高,随着碳纤维布用量的增加,承载力有增加趋势但并不是线性增长;依据塑性铰线理论提出CFRP加固后板的承载力计算模型,并与实际承载力对比得出,该计算模型计算出的加固板承载力值较为保守,偏于安全.     

大尺度钢筋混凝土双向板的受拉薄膜效应分析

针对板块平衡法缺乏足尺试验验证的缺点,选取2块4.6 m×2.7 m钢筋混凝土矩形板和2块2.7 m×2.7 m钢筋混凝土方形板,进行了模拟均布荷载作用下的大挠度加载试验.试验结果表明:在形成塑性铰线时,板块平衡法中的挠度特征值计算公式对矩形板有效,对方形板则较为保守;板块平衡法中原有的最大挠度特征值计算公式对混凝土双向板较为保守.为此,对形成塑性铰线时的挠度特征值计算公式进行了修正,并提出了新的最大挠度特征值计算公式.将其应用于板块平衡法中,根据已有的混凝土板试验数据,对混凝土板的极限承载力进行了理论和试验的对比分析.结果表明,修正的板块平衡法可以准确地计算大变形下考虑受拉薄膜效应影响的极限承载力.     

负载对CFRP及CFRP与钢板复合加固R.C梁抗弯性能的影响

对不同负载下7根外贴CFRP或CFRP与钢板复合加固钢筋混凝土梁进行抗弯试验,研究负载时CFRP或CFRP与钢板复合加固梁的抗弯性能及负载水平的影响.试验结果表明:粘贴CFRP加固梁极限承载力显著提高,但屈服荷载和屈服阶段前梁的刚度提高较小,且负载对承载力提高限值有较大的影响,负载越大,承载力提高限值越小;而粘贴CFRP与钢板复合加固梁承载力和刚度都显著提高,且破坏时具有较好的延性,复合加固梁承载力提高限值远远比单一材料加固的大,承载力限值可提高113.13%～147.23%;负载对加固梁承载力影响较小,可以忽略,但对加固梁结构的使用性能影响较大,所以,在实际加固工程中尽量要卸载.     

反复荷载作用下复合加固损伤混凝土柱性能的试验研究

针对柱身已开裂、柱底固定端已形成塑性铰的严重损伤的3根钢筋混凝土柱,采用沿柱高粘贴CFRP布箍和底部固定端反贴角钢的共同加固新方法,可以达到既加固钢筋混凝土柱身,又使柱底重新成为固定端的目的.然后,对已进行加固的3根柱子进行模拟地震作用的水平低周反复荷载试验,研究二者复合加固严重损伤的混凝土柱的性能.基于试验结果,分析了加固柱的延性、刚度和承载力退化规律以及加固材料（角钢和CFRP布箍）的受力性能.结果表明,CFRP布箍可以有效地约束混凝土的横向膨胀;角钢的竖向钢板在柱底部作用最大,均可以达到屈服强度,但距离底部越远的钢板的应力大幅度降低;水平钢板破坏时是压曲破坏.     

改进机动法计算大变形下混凝土单向板承载力

基于经典屈服线理论的机动法,建立虚功方程时考虑了大变形下混凝土板塑性铰线截面处的钢筋伸长做功,提出了计算大变形下混凝土单向板在均布荷载作用下极限承载力的改进机动法.为验证本方法的合理性,开展了3种边界条件的6块钢筋混凝土单向板在大变形下的静载试验,并将试验结果与计算结果进行了对比.结果表明:在大变形下混凝土单向板的破坏模式与经典屈服线理论的塑性铰线模式一致;由于受拉薄膜效应的存在,单向板挠度达到跨度的1/15时,仍能承受较大荷载;本方法计算的板极限承载力与试验结果相差不超过10%,具有较好的精度.     

CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪性能分析

目的研究CFRP-螺栓联合技术对无腹筋RC梁的抗剪加固效果,揭示其工作机理,建立CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式.方法对13根抗剪试验梁进行剪切试验,分析研究CFRP受力状态和抗剪加固机理,建立了相应受剪承载力计算公式并验证计算公式的合理性.结果 CFRP-螺栓联合加固可显著提高无腹筋RC梁的受剪承载力,提高范围在1.2~1.68;对无腹筋RC梁抗剪加固时,CFRP条带作用与箍筋类似,基于此引入了CFRP加固率概念,建立了其计算公式,计算得出CFRP加固率值与相应抗剪极限承载力提高值具有极高的线性相关性.结论采用新建CFRP-螺栓联合加固无腹筋RC梁抗剪承载力计算公式所得计算结果与试验实测值具有较高的吻合度,计算结果略小于试验结果,计算公式具有一定安全储备.     

考虑薄膜效应区域的混凝土双向板承载力计算

为了合理确定混凝土双向板极限荷载和薄膜效应区域,进行了6块混凝土双向板承载力试验研究,观察试验板裂缝开展和最终破坏模式,获得了试验板荷载-位移曲线.在此基础上,基于塑性铰线理论,考虑受拉薄膜效应影响,提出新的混凝土双向板破坏模式,建立确定受拉薄膜效应区域的椭圆方程,推导板块内力平衡方程,获得各板块承载力增大系数.同时,编程计算混凝土板荷载-变形关系,分析薄膜效应机理,并用于验证理论方法有效性.最后,将理论计算结果与国内外试验结果及理论结果进行对比,表明:提出的破坏模式与传统拉压薄膜效应机理相一致,可用于确定混凝土双向板极限承载力、拉压薄膜效应区域和最终破坏模式.     

CFRP加固开孔钢板的静力力学性能研究

采用中心CFRP加固开孔钢板的单轴拉伸试验,对6 mm厚开孔钢板采用1-3层CFRP加固,对3 mm厚开孔钢板采用1-2层CFRP加固,研究了CFRP加固层数和钢板厚度对开孔钢板试件的影响。试件在单轴拉伸荷载作用下有4种典型的破坏形态,破坏形态与CFRP的层数以及CFRP与钢板之间结构胶的粘接强度有关。试验结果表明,随着CFRP层数的增加,试件的极限承载力呈线性增大,而极限位移却减少;开孔钢板的厚度不同,CFRP的加固效果也不同。同时,还通过在试件钢材表面和CFRP表面粘贴应变片的方法测量试件在单轴拉伸荷载下各关键部位的应变值,测得了加载过程中未加固试件和单层CFRP双面加固试件表面各点的应变变化特征。     

碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁力学性能研究

CFRP是一种新型高性能材料,已作为加固钢筋混凝土构件的重要材料,拥有较好的物理、力学性能,且施工工艺成熟和加固混凝土构件时占用空间较少等优点.由于CFRP材料优点突出,在现有加固材料中被广泛采用,因此针对CFRP加固钢筋混凝土箱梁在弯扭复合受力下承载能力的研究,显得尤为重要.对CFRP加固钢筋混凝土箱梁在复合受力下展开弯扭承载力试验进行了研究,试验结果表明:纵向CFRP加横截面方向粘贴U形CFRP加固箱梁效果最佳;箱梁试件表面开裂之前,对加固箱梁试件与未加固箱梁试件进行对比分析,箍筋剪应变差异很小,但是表面开裂之后,加固材料的效果得到充分体现;对箱梁进行U型加固方式是抗扭承载力提高的主要因素,在改善箱梁试件的极限扭矩方面,横向U型CFRP加固效果比纵向CFRP加固效果更为显著.     

CFRP或钢条带加固砼双向板的承载力分析

采用塑性铰线理论，分析外贴碳纤维布（CFRP）或钢条带加固的正方形板的承载力。改进张继文的塑性铰线模式，得出更为精确的理论解。同时修补了该理论解的一个缺陷，即随着条带宽度的增加，承载力上升至无穷大。与实验值相比较，由于拱的效应，本文的理论解偏于保守。     

不同板中配筋形式下板柱结构的连续倒塌性能

在爆炸、冲击等偶然荷载作用下,钢筋混凝土(RC)板柱结构中承重柱失效可能导致结构发生局部或整体连续倒塌破坏.为了研究板中配筋形式对RC板柱结构抗连续倒塌性能的影响,制作了2个1/3比例的板柱子结构模型,通过单调静力加载试验研究了角柱缺失条件下结构的连续倒塌性能.试验研究表明:在混凝土板内配置连续上层钢筋可以有效减小板上裂缝的宽度;与板中采用非连续上层配筋的试件相比,采用连续配筋试件的屈服荷载、第一个峰值荷载和极限承载力分别提高了38.4%、31.8%和7.5%,在动力荷载作用下试件的抗倒塌能力也得到了明显提高;板中拉膜效应对于塑性铰线机制失效后结构的抗倒塌承载力贡献显著.     

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。     

用全塑性分析法求双向板的极限荷载

双向板按全塑性分析求极限荷载,是钢筋混凝土结构教学中的一项重要内容.通常是按虚功法或板块极限平衡法推导极限荷载公式.虚功法是常用的方法.该方法的关键步骤是求各塑性铰线极限弯矩在假定虚位移下所作的内功,其中对于板缺的相对转角有多种求法.本文通过求斜铰线相邻扳块的相对转角来求斜铰线极限弯矩在给定虚位移下作的内功,使极限荷载公式的推导思路清晰、易于理解.     

CFRP加固组合石梁受剪性能试验研究

进行了2根素石梁和6根组合石梁的单调加载试验,研究在弯剪段环形包裹CFRP条带对于提高组合石梁受剪性能的作用.2根组合石梁加载至弯剪段开裂即停止加载并采用环形包裹CFRP条带进行抗剪修复,作为断损修复试件;2根组合石梁加载前即进行抗剪加固,作为加固试件,以此对比断损修复和加固的效果.试验中,加固试件和断损修复试件均发生变形明显的弯剪破坏,同时伴随CFRP条带断裂.试验结果表明,环形包裹CFRP条带可以有效防止组合石梁弯剪段开裂后突然发生剪切断裂,提高试件的受剪承载力和变形能力,且加固的效果好于断损后修复.此外,提出了环形包裹CFRP条带加固组合石梁的受剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.     

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-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.