预应力CFRP加固混凝土柱抗震性能的数值分析

采用预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱,可以提高柱的抗震性能.本文采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验过程进行了数值模拟分析,提出了分析同类问题的有限元算法,研究了预应力大小对预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,分析了预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱的破坏机理.分析结果表明:随着FRP片材预应力度的增加,被加固柱的滞回曲线趋于饱满,滞回环的外包面积增大,延性增加,其耗能能力和抗震性能显著提高.     

FRP约束混凝土组合柱滞回性能的有限元分析

为研究FRP-PVC管钢筋混凝土的抗震性能,本文基于OpenSEES中的纤维模型对FRP-PVC管钢筋混凝土压弯构件的p-△滞回曲线进行有限元模拟,通过合理确定截面纤维的滞回本构模型,可得到与试验数据吻合较好的数值模拟结果.分析FRP包裹层数、FRP条带间距等参数对约束柱抗震性能的影响,结果表明:包裹层数主要是对试件的变形能力有影响,对试件的峰值荷载值影响不大.BFRP存在使用效率的问题,包裹7层纤维布与包裹8层纤维布的效果相当;随着条带间距的增大,试件的极限荷载和极限变形均减小,荷载下降段的下降幅度越大.条带间足巨取20～30mm较为合理.     

氯盐环境下TRC加固对RC柱偏压性能影响

由于承载能力高、限裂效果好、具有良好的耐腐蚀性,纤维编织网增强混凝土(textile reinforced concrete, TRC)作为FRP(fiber reinforced polymer)的一种替代材料,引起了国内外学者的广泛关注并对其力学性能开展了一系列研究.但是,目前关于氯盐环境下TRC加固对偏心钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)柱力学性能的影响规律尚不明确.为此,设计制作了9根RC柱并进行氯盐干湿循环试验,其中8根RC柱采用了TRC加固.氯盐干湿循环试验结束后,通过偏心受压试验,探究了不同加固方式和加固层数对TRC加固偏心RC柱力学性能的影响规律.试验结果表明:在氯盐干湿循环下,随着加固层数的增加,纵向单面加固偏压柱的极限承载力呈现出增加趋势,而延性却呈现下降趋势;对于全包加固柱来说,偏压柱的极限承载力和侧向变形能力均随加固层数的增加而增大.此外,考虑氯离子侵蚀的影响,提出了侵蚀环境下TRC加固偏压RC柱的承载力计算公式.     

轴压比对碳纤维布加固钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响

为研究碳纤维布加固钢筋混凝土异形柱的抗震性能,利用ABAQUS软件,模拟试验设计六根钢筋混凝土异形柱,建立在碳纤维布(CFRP)加固下钢筋混凝土异形柱的有限元模型.通过控制试件的CFRP布层数、肢长肢厚比、混凝土强度等级和配筋率等因素保持不变,分析试件的滞回曲线、荷载-位移骨架曲线、总滞回耗能、刚度退化等参数,研究不同轴压比对CFRP加固钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响规律.结果表明:随着轴压比的增大,试件的耗能能力降低,但降低幅度变小;刚度退化速度逐渐降低;且轴压比对异形柱的负向极限承载力影响较大.     

纤维布加固填充墙钢筋混凝土框架的抗震性能水准研究

为研究纤维布（Fiber-Reinforced Polymer, FRP）加固对填充墙钢筋混凝土（RC）框架抗震性能水准的影响,利用数值模拟验证后的有限元建模方法,分别对未加固及FRP加固后的1000个随机结构模型进行了Pushover分析,最终基于各极限状态下层间位移角的统计分析结果,建立了FRP加固前后填充墙RC框架针对不同极限状态的量化划分准则。不同加固方案的分析结果表明：FRP仅加固框架梁、柱对框架轻微破坏状态影响不大,但会大幅度提高框架中等、严重和倒塌破坏的延性水平,且提高幅度随着框架柱包裹FRP层数的增加而增加;FRP仅加固填充墙并不能改善填充墙在轻微和中等状态的延性水平,但可以明显改善填充墙在严重和倒塌状态下的延性水平;FRP同时加固框架和填充墙可以提高各自的延性水平。     

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%.     

爆炸荷载下FRP加固双向板动力响应数值模拟

为了研究外贴FRP加固钢筋混凝土双向板的抗爆性能,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对其在爆炸荷载下的动力响应进行模拟,比较分析了不同CFRP粘贴层数、粘贴密度和不同FRP材料对其抗爆性能的影响.结果表明,相同爆炸荷载下,随着CFRP粘贴层数和粘贴密度的增加,加固板抗爆性能不断增强,但考虑经济性和延性,CFRP粘...     

纤维编织网增强混凝土约束砌体柱的抗压性能

考虑了纤维编织网层数、类型及纤维增强复合材料(FRP)端部约束对砌体柱约束效果的影响,并结合纤维编织网增强混凝土(TRC)约束砌体柱抗压强度的设计特征值,对9个TRC约束砌体柱轴压进行试验.结果表明:相较于未约束砌体柱,TRC约束砌体柱表面形成的裂缝得到分散,破坏具有延性特征;TRC约束后砌体柱的抗压承载力和变形能力均得到提升,且变形能力的提升效果更好;在本测试条件下,碳-玻璃纤维编织网的TRC约束效果优于玄武岩-玻璃纤维编织网的;FRP端部约束可以进一步提升砌体柱的抗压承载力,但变形能力降低;获得的TRC约束砌体柱抗压强度设计特征值具有较好的普遍性.     

粘贴BFRP布约束钢筋混凝土柱轴心抗压试验研究

为了研究圆柱在不同的FRP种类和层数下的破坏特征和力学性能,进行21根FRP约束加固钢筋混凝土圆柱,其中9根BFRP、9根CFRP包裹和3根钢筋混凝土圆形截面短柱的轴心抗压试验,对横向应变、柱截面的应变和极限承载力等进行了分析。研究结果表明:两种纤维布加固后的钢筋混凝土短柱的承载力有明显提高,CFRP的承载力比BFRP的高,但差别不大;同时延性也有不同程度的提高;CFRP布的应变比BFRP布的大;包裹层数越多加固效果越好。采用纤维布约束加固钢筋混凝土柱后力学性能有明显改善。     

玄武岩格栅增强ECC复合材料反复荷载作用下本构关系模型

为了研究玄武岩格栅增强水泥基复合材料(ECC)反复荷载作用下的力学性能,考虑玄武岩纤维复材(BFRP)格栅层数和加卸载循环方式,对玄武岩格栅增强ECC薄板试件进行了单轴反复拉伸试验。试验结果表明:玄武岩格栅与ECC复合,充分发挥了玄武岩格栅的材料性能,进一步提高了基体ECC的延性。随着玄武岩格栅层数的增加,玄武岩格栅增强ECC的极限抗拉强度显著增大。依据试验结果建立了反复荷载下玄武岩格栅增强ECC的本构关系模型。计算结果表明:该模型可以有效地预测反复荷载下玄武岩格栅增强ECC的应力-应变关系、极限抗拉强度、极限拉伸应变和残余塑性应变。     

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。     

表面内嵌纤维筋加固混凝土T形梁的受弯性能

通过对10根不同参数设置下的混凝土T形梁进行受弯试验,研究表面内嵌纤维(fiber reinforced polymer,FRP)筋加固后混凝土T形梁的受弯性能。结果表明:FRP筋表面特征影响加固梁的破坏形态,对极限荷载和FRP筋应变影响显著;钢筋配筋率和FRP筋直径对屈服荷载及极限荷载影响显著,而混凝土强度等级对其基本没有影响;混凝土强度等级、钢筋配筋率和FRP筋直径对加固梁FRP筋应变基本没有影响。推导出表面内嵌FRP筋加固混凝土T形梁受弯承载力计算公式,并结合试验结果,利用二元线性回归法对公式中的折减系数进行了修正。     

纤维织物增强高延性混凝土加固RC短柱抗剪性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土（TR-HDC）加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能，设计了6根钢筋混凝土柱，包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱. 通过低周反复荷载试验，对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响. 结果表明：采用TR-HDC加固钢筋混凝土短柱，可显著提高其抗剪承载力；TR-HDC与原混凝土柱协同工作性能良好，加固后的混凝土柱的变形、承载力和耗能能力明显提高；增加纤维织物的层数对钢筋混凝土短柱的抗剪承载力提高幅度较小，但可大幅增强柱的耗能和变形能力；剪跨比较大时，更有利于发挥TR-HDC加固材料的力学性能. 基于桁架-拱模型，提出TR-HDC加固钢筋混凝土短柱的抗剪承载力计算方法，计算结果较准确.     

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。     

纤维复合材料加固初应力下的钢筋混凝土拱分析

摘要： 基于3个钢筋混凝土拱式结构的粘贴纤维复合材料（FRP）加固试验,将混凝土塑性损伤模型、粘结行为、植入技术和模型变更等技术引入到非线性数值分析中,实现了混凝土损伤、FRP 混凝土界面粘贴滑移以及初始荷载等多个关键力学特性的模拟.通过加固试验及数值模拟成果的对比得出,采用截面加固方式的极限承载提高了14.47%,采用体系加固方式其极限承载提高了27.60%,即对于超静定结构,应从体系加固角度着手;开裂荷载的分析误差在7.79%以内,极限荷载的分析误差相对较小,最大仅为4.88%.结果表明,本文数值分析方法可行,能够为今后FRP加固混凝土拱式结构的研究提供依据.     

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.     

高温下钢筋混凝土简支梁的抗火性能

对2根钢筋混凝土梁开展高温试验研究,采用合理的材料热工性能和热-力耦合本构关系,应用ABAQUS有限元软件对其温度场和结构变形性能进行三维实体有限元分析,温度场和结构变形性能计算结果与试验结果符合较好.在试验验证的基础上,开展有限元参数分析,探讨保护层厚度及荷载水平对钢筋混凝土简支梁抗火性能的影响.结果表明,钢筋混凝土简支梁的保护层越厚,受拉主筋升温越慢,构件变形延缓,耐火极限增大;荷载水平越大,耐火极限越小.     

碳纤维布增强开孔混凝土板的受力性能

推导了碳纤维加固开孔平板开裂荷载和极限荷载的计算公式，该式简洁易用且计算结果和试验结果吻合较好．同时采用有限元方法对碳纤维增强钢筋混凝土开孔平板在均布荷载作用下的受力特性进行了分析，并与试验结果进行了比较．结果表明，选择合理的有限元数值模型，可以较好地模拟碳纤维增强钢筋混凝土开孔平板的受力性能．根据数值分析结果，对加固后的受力机理进行了探讨，讨论了采用碳纤维加固后对钢筋的影响，同时也分析了开孔大小、位置和碳纤维层数对受力性能的影响．     

预拉纤维复合板增强梁抗弯性能研究

采用四点弯曲试验研究了预拉纤维复合板板材加固钢筋混凝土梁的抗弯性能.设计了一个对比工况试验和两个加固工况试验,两个加固工况采用的预拉纤维复合板的纤维网格层数及其预拉力程度不同.试验过程中同步记录了荷载、挠度、跨中应变、纤维应变及裂缝的开展.结果表明:随着纤维网格层数的增加及纤维网格上预拉力的增大,梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有明显提高,加固梁的极限承载力最大提高达41.5%,但延性有一定程度的下降.最后,基于截面极限平衡理论提出了一种复合板加固梁受弯承载力的计算方法.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁试验

为揭示碳纤维布加固方式对钢筋混凝土梁性能的影响,采用理论分析和试验的方法,对六根不同配筋率产生极限破坏的钢筋混凝土梁进行碳纤维布加固试验,研究不同碳纤维布粘贴层数对梁极限承载力恢复程度的影响及对加固前后钢筋混凝土梁的承载力、刚度、延性等性能指标进行对比分析.结果表明:经过碳纤维布加固后发生极限破坏的钢筋混凝土梁极限荷载、刚度和延性均有不同程度提高,该加固方法可以广泛地应用于实际工程中.