玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

对19根尺寸为150mm×250mm×2700mm玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁进行了试验研究.试验中考虑了混凝土等级、配筋率、加固量、剪跨比、有无锚固条、粘贴长度6个变化参数.试验结果表明,经玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力提高较多,加固效果明显.混凝土强度、配筋率、加固量、梁剪跨区或梁端有无锚固条对极限荷载有显著影响.加固量、剪跨比、锚固条、粘贴长度对梁的破坏形态也有影响.对于剪跨比小的加固梁,锚固条不仅可以防止发生剥离破坏,而且还改善了梁的延性.要有足够的粘贴长度以避免发生剥离破坏.提出了数值分析方法,计算结果与试验数据吻合较好.     

纤维薄板厚度对增强RC梁破坏模式的影响

采用理论推导与实验验证的方法,探讨碳纤维薄板厚度对增强钢筋混凝土(RC)梁破坏模式的影响．文中首先通过理论分析,提出了增强RC梁破坏模式的判断方法及公式,随后据此对4组试验梁的破坏模式进行了推定．理论推定结果表明,碳纤维薄板增强RC梁的破坏模式随着碳纤维薄板厚度的变化而改变,4种破坏模式(纤维薄板拉断、界面剥离或钢筋保护层剥离、混凝土压碎和混合破坏模式)分别对应于碳纤维薄板的某一厚度区间．文中最后通过实验验证了上述推定结果．     

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.     

钢筋-金属波纹管灌浆连接的锚固性能试验研究

为研究钢筋-金属波纹管灌浆连接的锚固性能,设计并制作了23组灌浆连接试件.基于拉拔试验,分析了钢筋锚固长度l_a、孔径比D/d和螺旋箍筋约束等因素对灌浆连接锚固性能的影响.研究结果表明,试件的破坏形式包括钢筋拉断、钢筋拔出、金属波纹管拔出和混凝土开裂等4种,且以钢筋拉断为主.当孔径比D/d=1.90～2.23时,试件由于试验原因多未发生破坏,但钢筋均达到屈服强度.当孔径比D/d=2.52～3.50且锚固长度l_a≥10d时,试件破坏形式均表现为钢筋拉断.当孔径比D/d=1.90～3.50且锚固长度l_a=7d～24d时,钢筋的黏结刚度随锚固长度l_a和孔径比D/d的增大呈先增大后减小的趋势.在外径为89 mm的金属波纹管内加入螺旋箍筋后,钢筋黏结滑移量显著降低,锚固性能明显提升.在工程应用中,当钢筋直径不大于25 mm时,建议锚固长度l_a取10d～15d,孔径比D/d取2.50～3.50.     

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.     

碳纤维布加固梁抗弯荷载试验研究

通过碳纤维布加固模型试验梁的破坏荷栽试验,研究了钢筋混凝土梁在采用碳纤维布加固后,混凝土、钢筋及碳纤维布的应变变化和梁的裂缝,挠度发展,分析钢筋应变与碳纤维应变变化的协同关系,并对平截面假定进行检验.基于相关规范,将规范方法计算值与破坏荷载试验结果进行对比分析,为实际工程加固设计提供参考和依据.     

U型锚固对BFRP加固混凝土梁作用效果研究

目的研究端部U型锚固和沿全梁U型锚固对玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁的作用效果.方法以两种U型锚固方式的BFRP加固钢筋混凝土试验梁为研究对象,采用扩展有限元模拟混凝土裂缝扩展,利用界面粘结单元计算BFRP与混凝土之间的界面应力,分析两种U型锚固形式下BFRP加固混凝土梁的裂缝扩展、界面应力、BFRP应力以及加固梁的失效机理.结果端部U型锚固下BFRP加固梁的极限承载力高于全梁U型锚固的加固梁,随着荷载的增加,裂缝位置的局部高应力向两侧移动,界面应力和BFRP布的拉应力沿全梁分布更均匀,加固梁易产生界面剥离破坏;而全梁锚固的加固梁U型箍间裂缝位置处的BFRP局部应力增加迅速,易发生局部BFRP布拉断破坏.结论当BFRP加固混凝土梁只产生剪切裂缝时,全梁U型锚固的加固效果好于端部U型锚固方式,全梁U型锚固下BFRP加固混凝土梁的承载力更高、变形更小.     

含FRP约束环钢筋锚固性能试验

目的研究含FRP约束环的钢筋锚固连接性能,为后续此种套筒连接的钢筋搭接试验研究做准备.方法对66个试件进行静力拉伸试验,试验中主要考虑钢筋直径、约束环直径、约束环壁厚、混凝土强度以及锚固长度等参数的影响,对试验构件的破坏形态以及应力应变曲线进行分析.结果钢筋最小锚固长度为0. 8倍钢筋基本锚固长度时,仍然可以保证钢筋的锚固性能; FRP约束环与内部灌浆料及外围混凝土之间未发生相互滑移及局部破坏的现象.结论含FRP约束环的灌浆钢筋连接技术是一种连接性能可靠、工艺简单、经济效益突出,适合于建筑工业化的预制装配式混凝土结构钢筋连接技术.     

钢筋直径对保温混凝土冻融后粘结锚固性能的影响

钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能是二者共同作用的基础,冻融循环作用会对钢筋混凝土结构造成不可逆的影响。通过拉拔试验研究了不同直径的钢筋对冻融循环作用后保温混凝土(TIC)粘结锚固性能的影响,重点分析了钢筋直径和冻融循环次数对峰值荷载、粘结滑移曲线和峰值滑移的影响。研究结果表明:当钢筋直径不变时,随着冻融循环次数的增加,TIC的粘结锚固性能逐渐下降,峰值荷载减小,峰值滑移量增加;当冻融循环次数不变时,随着钢筋直径的增加,峰值荷载减小,峰值滑移量减小;冻融循环100次时,钢筋直径为10 mm和12 mm的TIC试件均发生拔出破坏,钢筋直径为16 mm时,破坏形式为劈裂破坏;钢筋直径12mm的NC试件破坏形式为拔出—劈裂破坏;经过100次冻融循环后,TIC试件与钢筋的粘结性略优于普通混凝土(NC)试件。     

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.     

碳纤维布加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

正确评估FRP(Fiber Reinforced Polymer)加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响是确定FRP加固效果的重要问题之一.本文采用外加电流加速腐蚀法对96个预埋钢筋的试件进行腐蚀,腐蚀完成后横向包裹2层单向碳纤维布;通过拉拔试验研究了碳纤维布加固、钢筋种类、保护层厚度及腐蚀率对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响规律,探讨了拉拔破坏机理.研究表明:(1)碳纤维布约束使螺纹钢筋试件破坏模式由混凝土劈裂破坏转变为钢筋拔出破坏;(2)钢筋种类、保护层厚度是影响钢筋峰值粘结强度的主要因素,螺纹钢筋试件的峰值粘结强度约为光圆钢筋的2倍;(3)当实际腐蚀率小于5%时,碳纤维布约束对提高钢筋峰值粘结强度作用较小,腐蚀试件峰值粘结强度与未腐蚀试件峰值粘结强度之比(简称比峰值粘结强度)提高约5%—7%,但碳纤维布约束使拉拔全曲线下降段变得平缓,粘结应力维持在较高的水平;(4)当实际腐蚀率大于5%时,腐蚀试件的峰值粘结强度随着腐蚀率增大逐步降低.     

自锚CFRP预应力控制及梁抗剪加固机理试验研究

采用自行开发的自锁锚具,进行17根钢筋混凝土T梁预应力碳纤维布抗剪加固试验以及碳纤维布预应力施加试验,探讨本锚固系统预应力损失以及纤维布应变与扭矩的关系以及不同加固方案下试件的抗剪承载力、挠度变化曲线、碳纤维布各条带的应变分布,分析剪跨比、预载水平、预应力水平、混凝土强度等因素对构件受剪承载力的影响。研究结果表明:此锚固方法能够有效地为碳纤维布施加预应力,能够解决碳纤维布剥离破坏问题,大幅度提高加固梁开裂荷载和极限荷载;在一定范围内,受剪承载力与剪跨比和混凝土强度呈正相关关系;在建议预应力范围内,受剪承载力随着预应力水平的提高而提高,预应力的存在克服了预载对非预应力纤维布抗剪加固的不利影响。     

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。     

超高性能混凝土与钢筋的黏结性能试验研究

针对超高性能混凝土与钢筋的黏结性能,以钢筋锚固长度、钢筋直径、混凝土保护层厚度为主要参数,进行了超高性能混凝土试件中心拉拔试验研究。研究结果表明:试件破坏形态可归纳为钢筋拔出破坏、劈裂破坏和钢筋拉断破坏;钢筋直径对自由端滑移量影响较大,对黏结强度影响较小;给出了临界保护层厚度的建议值。     

CFRP抗剪加固钢筋混凝土梁承载力计算方法

加固梁抗剪承载力提高幅度的大小与其破坏形式密切相关,目前的加固梁抗剪承载力计算很少考虑剥离破坏对抗剪承载力的影响.针对碳纤维片材加固混凝土技术规程中提出的混凝土梁受剪加固承载力计算模式的不确定性,提出了在确定加固梁的承载力时,应考虑外部粘贴碳纤维复合材料剥离破坏和碳纤维片材断裂破坏两种抗剪承载力计算模式,通过8根梁的试验结果印证了计算方法的正确性和有效性.     

钢筋直径对钢筋-再生保温混凝土粘结锚固性能影响的研究

再生保温混凝土是一种新型节能型混凝土,钢筋-混凝土粘结锚固性能是决定再生保温混凝土能否应用于实际工程中的关键。采用中心拔出方法,研究了钢筋直径对钢筋-再生保温混凝土粘结锚固性能的影响,得到了钢筋-再生保温混凝土粘结-滑移曲线,建立了相关粘结滑移本构关系模型。结果表明,随着钢筋直径的增加,钢筋-再生保温混凝土粘结锚固性能减小;钢筋直径为12 mm和18 mm时,试件发生剪切破坏;钢筋直径为25 mm时,试件发生劈裂破坏;再生保温混凝土可采用连续曲线模型来计算小直径(D≤18 mm)钢筋-再生保温混凝土粘结滑移本构关系。     

FRP加固混凝土梁中弯曲和弯剪裂缝引起的FRP剥离破坏试验

采用同样尺寸的钢梁和混凝土梁,通过中间绞结和底面粘贴FRP布而形成的组合梁,对其进行抗弯试验来研究钢筋混凝土梁弯曲或弯剪裂缝所导致的FRP剥离破坏.试验共设计了7组21根组合梁,通过2个对称的集中荷载进行抗弯试验,重点研究了组合梁破坏过程和形态、FRP布在加载过程中应变分布的规律、不同的裂缝开展程度对组合梁初裂荷载和极限承载能力的影响以及混凝土强度对FRP与混凝土粘结强度的影响.试验结果表明:组合梁的初裂荷载与FRP的长度没有关系,主要取决于裂缝的竖向位移;裂缝的竖向位移和FRP的长度对梁的极限荷载具有较大的影响,特别是在FRP锚固长度较小的情况下.针对梁中弯曲及弯剪裂缝引起的FRP剥离破坏进行了深入的试验研究,为工程结构加固提供了一定的参考依据.     

碳纤维布层数对榫卯接长木梁抗弯性能影响的试验研究

通过5根碳纤维布(CFRP)加固榫卯接长木梁的受弯静力试验,研究CFRP布层数对加固榫卯接长木梁抗弯性能的影响.试验结果表明,榫卯接长木梁在粘贴1~3层平行于梁轴方向的碳纤维布后抗弯承载力提高了29.1~30.9倍,原木梁(参照构件)为弯曲破坏,榫卯接长木梁经碳纤维布加固后由于碳纤维布与木梁剥离而发生破坏.因此,当平行与梁轴方向的碳纤维布层数从1层变化到3层时,木梁的抗弯承载力、刚度和能量吸收能力变化不大.     

并筋黏结锚固性能试验研究

针对并筋后钢筋与混凝土之间的有效接触面积减小、黏结性能相对变差的问题,通过57个拉拔试件和6个半梁式试件的并筋黏结锚固试验,研究了并筋的黏结锚固性能.试验中考虑了并筋根数、钢筋直径、混凝土强度、锚固长度等因素对并筋黏结滑移性能的影响.试验结果表明:并筋根数越多,名义黏结强度降低;试验方式、锚固长度、钢筋直径、混凝土强度、钢筋位置等因素对并筋黏结强度的影响与这些因素对单根钢筋黏结强度的影响相似,可以引用单根钢筋的试验研究结果分析并筋的黏结锚固性能.基于各国规范黏结强度经验公式和本文的试验数据分析,建议二并筋、三并筋的等效钢筋直径分别取值1.41和1.73.当保护层厚度减小时,可适当延长并筋的锚固长度.     

外贴碳纤维增强材料加固混凝土梁的抗弯设计方法

根据目前碳纤维增强材料(CFRP)加固混凝土梁的理论和实验研究结果,重点研究碳纤维制成织物片材粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固的技术特点,分析二次受力对加固结构的弯矩承载力的影响;同时对外贴碳纤维加固混凝土梁的抗弯提供一种简单、实用的设计方法,供工程设计人员参考,对碳纤维布加固混凝土梁中出现剥离破坏也进行了分析,提供了最大剥离正应力的计算公式。