体外预应力CFRP筋混凝土梁正截面抗弯试验研究

为研究体外预应力CFRP筋混凝土结构的正截面抗弯特性,研制了CFRP后张预应力筋夹片式锚具,对1片体外CFRP筋直线布置体外预应力混凝土梁和2片体外CFRP筋曲线布置体外预应力混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究.试验结果表明:体外预应力CFRP筋混凝土梁受力过程与体外预应力钢筋混凝土梁有较多相似之处;跨中设一转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁的开裂荷载和极限承载力均比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要大,而跨中极限挠度则比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要小.在跨中设置转向块,可有效提高体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载能力.按所推导的体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载力理论公式,计算值与试验实测值吻合良好.     

CFRP筋在活性粉末混凝土中的锚固性能

针对碳纤维增强塑料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastics)作为预应力筋或拉索时的锚固问题,提出了以活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)作为粘结介质的粘结式锚具.静载试验详细研究了CFRP筋的表面形状、锚固长度、根数和间距以及套筒内壁倾角等参数的变化对RPC的锚固性能的影响.试验结果表明,CFRP筋的表面形状对锚固性能的影响最为显著;对于抗拉强度不大于3 000 MPa的表面压纹CFRP筋,其临界锚固长度约为20倍CFRP筋直径;双根压纹CFRP筋锚固时的合理筋间距不宜小于1倍CFRP筋直径;本文提出的平均粘结强度和临界锚固长度计算公式具有较好的适用性.     

CFRP筋混凝土梁正截面承载力设计建议

CFRP加固混凝土结构技术具有诸多优点,目前在国内外得到广泛的运用．国外对CFRP筋混凝土梁正截面承载力公式制定了规范,而我国还没有对CFRP筋混凝土梁正截面承栽力制定专门的规范．本文在试验基础上,参考国外的有关资料,提出了CFRP筋混凝土梁正截面承载力设计建议．结果表明本文的承载力建议值与实验结果吻合较好,能较准确地计算CFRP筋混凝土梁的承载力,为工程设计提供了参考．     

不同环境下CFRP筋与环氧砂浆粘结性试验研究

采用环氧砂浆作为粘结剂,40Cr钢为锚具,开展了CFRP筋在酸碱盐腐蚀环境中粘结性试验研究。研究结果表明：CFRP筋在酸碱盐溶液浸泡过程中,其外观尺寸无变化。有拔出破坏、端部夹断破坏、筋拉断破坏三种类型的破坏形态,通过分析不同锚固长度CFRP筋的破坏形态得到了试验条件下CFRP筋的基本锚固长度。对未受到腐蚀等七种情况的粘结-滑移数据进行了整理,提出了CFRP筋与环氧砂浆粘结-滑移本构模型并与现有三种粘结-滑移本构模型进行了对比。通过对比各粘结-滑移曲线可知：在相同外力作用下,腐蚀时间越长,CFRP筋的滑移越大。     

不同环境下CFRP筋与环氧砂浆黏结性试验研究

采用环氧砂浆作为粘结剂,40Cr钢为锚具,开展了CFRP筋在酸碱盐腐蚀环境中粘结性试验研究。研究结果表明:CFRP筋在酸碱盐溶液浸泡过程中,其外观尺寸无变化。有拔出破坏、端部夹断破坏、筋拉断破坏三种类型的破坏形态,通过分析不同锚固长度CFRP筋的破坏形态得到了试验条件下CFRP筋的基本锚固长度。对未受到腐蚀等七种情况的粘结-滑移数据进行了整理,提出了CFRP筋与环氧砂浆粘结-滑移本构模型并与现有三种粘结-滑移本构模型进行了对比。通过对比各粘结-滑移曲线可知:在相同外力作用下,腐蚀时间越长,CFRP筋的滑移越大。     

单根碳纤维(CFRP)预应力筋粘结式锚具的试验研究

本文介绍了用环氧铁砂和普通混凝土作粘结介质的粘结式锚具对碳纤维(CFRP)筋的锚固性能.通过大量试验,研究了粘结式锚具锚固CFRP筋的性能,并分析了粘结式锚具的粘结机理,为CFRP筋在结构工程中的推广应用奠定了基础.     

CFRP筋增强混凝土中长柱受力性能研究

通过对4根CFRP筋混凝土偏心受压柱的试验研究,探讨了长细比对CFRP筋混凝土柱偏心受压性能的影响.试验结果表明,试件承载力随着长细比的增加而降低;试件破坏时未发生CFRP纵筋拉断破坏,卸载后其侧向变形几乎恢复.通过编制的有限元程序进行了CFRP筋混凝土偏心受压柱全过程受力分析,研究了相关影响参数对其侧向扰度的影响.基于参数分析的结果,给出了CFRP筋混凝土柱偏心距增大值的计算方法,其理论计算结果和试验结果符合较好.     

井形碳纤维箍筋混凝土梁抗剪承载力试验

针对碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer Plastic，CFRP)筋混凝土梁中封闭箍筋难以弯折成型、制作困难的现状，拟采用“井”字形CFRP箍筋承担斜截面剪力。设计了4个不同配箍率的足尺寸混凝土梁，进行4点弯曲静力加载试验，得到了其在不同配箍率下剪弯段的极限承载力及破坏形式，分析了箍筋应力的变化规律。结果表明：配箍率是影响“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁抗剪承载力和破坏模式的一个重要指标，配箍率增大时“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁的抗剪承载力显著提升，破坏模式从剪压破坏逐渐转为斜压破坏；通过对梁控制截面上箍筋与纵筋交接位置处锚固性能的理论分析，得出了该位置CFRP“井”字形箍筋的锚固粘结力，其值大于相应锚固段的边界剪力，能够满足斜截面受剪承载力的要求。试验和理论分析结果证明了“井”字形CFRP箍筋用于混凝土梁斜截面抗剪的可行性，可促进CFRP筋在混凝土结构中的大量应用。 关键词：“井”字形FRP箍筋; 受剪承载力；混凝土梁；配箍率     

CFRP筋珊瑚混凝土梁变形性能与抗弯刚度研究

为了研究CFRP筋珊瑚混凝土梁变形性能,以珊瑚混凝土强度等级(C20、C30)和CFRP筋配筋率(0.31%、0.47%、0.73%、1.06%、1.37%、1.54%)作为变量,设计了12根CFRP筋珊瑚混凝土梁,通过对CFRP筋珊瑚混凝土梁进行四点弯曲试验,取得了CFRP筋珊瑚混凝土梁的挠度数据并对其进行分析。试验结果表明:梁试件的荷载-挠度曲线呈双线性的特征,卸荷后其形变恢复明显,且配筋率越高,形变恢复能力越强。梁试件在达到正常使用极限状态挠度限值时的荷载往往处于较低的荷载水平。在《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)的基础上,通过对试验数据回归分析,修正了受拉纵筋应变不均匀系数ψ,得出了适用于CFRP筋珊瑚混凝土梁的短期抗弯刚度计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

高性能CFRP筋混凝土柱的抗震性能

对4根CFRP筋混凝土柱进行低周反复拟静力试验,研究CFRP筋混凝土柱及其经模拟地震损伤修复后的抗震性能,分析试件的柱顶水平荷载与相应位移的滞回曲线、变形性能、耗能性能和刚度退化等特征,给出综合性能评价指标和恢复力模型及其计算方法。研究结果表明:试件具有较强的变形能力和承载能力,轴压比和体积配箍率是影响CFRP筋混凝土柱抗震性能的重要因素;传统的延性系数不能全面反映CFRP筋混凝土柱的抗震性能,综合性能指标能较好地反映轴压比和体积配箍率对CFRP筋混凝土柱抗震性能的影响。     

碳纤维筋(CFRP)夹片式锚具的有限元分析

CFRP筋要广泛地应用于工程结构中,则必须解决其锚固问题,而夹片式锚具其内部的力学性能并不能通过实验来分析,本文采用有限元方法给出了单孔锚具的分析结果,分析了摩擦系数、内壁倾角和锚具长度对锚具性能的影响。     

碳纤维复合材料索斜拉桥的设计与测试

为了解碳纤维复合材料(CFRP)索斜拉桥的结构性能、施工技术以及长期性能,进行了中国首座CFRP索斜拉桥的设计和应用研究。阐述了该桥主要部件的设计要点,采用有限元法分析了其整体受力性能;结合该桥的建造,研究了中等长度CFRP拉索的制备工艺和安装工艺;根据施工过程仿真分析结果,提出拉索的张拉方案,并在拉索张拉期间,对主梁、主塔及拉索进行了全面的测试。测试结果表明,测试值与理论值吻合良好,CFRP拉索中各根筋材受力均匀性很好。该桥在建造期间的测试、分析以及经过2年多的使用充分表明,CFRP拉索在中国斜拉桥上的初次应用是成功的。     

一种CFRP筋在预应力混凝土梁中的应用研究

碳纤维增强塑料筋（CFRP筋）是一种强度高、密度小、耐腐蚀性能良好的非金属材料,可以替代预应力混凝土结构中的普通预应力钢筋,有较大的发展前景．本文对一种国产CFRP筋应用于预应力混凝土梁中的相关性能进行了试验研究,研究内容包括在混凝土中的粘结性能、张拉阶段的预应力损失以及梁试件的受力性能．研究结果表明该筋及其配套锚具适用于后张无粘结预应力混凝土梁中,相应张拉阶段的预应力损失以及梁试件在加载阶段的受力情况与普通无粘结预应力混凝土粱相似,具有一定的工程应用价值．     

无粘结碳纤维筋预应力连续梁板弯矩调幅研究

无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁板因配有一定数量的非预应力有粘结钢筋,其在整个加荷过程中存在一定的塑性内力重分布现象。利用无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁板全过程分析程序,考察中支座控制截面综合配筋指标、跨中控制截面综合配筋指标、预应力度、加载方式、跨高比及CFRP筋弹性模量等参数对该类连续梁板弯矩调幅的影响规律。基于仿真分析结果,建立了该类连续梁板弯矩调幅系数计算公式,可以此为依据进行连续梁板的塑性设计。     

CFRP配筋活性粉末混凝土梁延性和变形性能

在对不同参数CFRP配筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验研究的基础上,对CFRP配筋活性粉末混凝土梁的延性和变形性能进行了研究,并采用数值分析对CFRP配筋活性粉末混凝土梁的延性性能进行了参数分析.试验和分析结果表明:与CFRP配筋普通混凝土梁相比,CFRP配筋活性粉末混凝土梁具有良好的延性和变形能力;提出的荷载-挠度曲线下降段斜率公式能较好地反映出结构实际受力情形,由此计算的基于能量定义的延性指标与试验值吻合较好;采取增大混凝土极限压应变、增加预应力筋无黏结长度、增大受压钢筋的配筋率或降低有效预应力均能有效增大发生混凝土压碎破坏CFRP配筋RPC梁的延性和变形能力.     

外贴碳纤维布材加固预应力混凝土梁桥效率研究

采用外贴碳纤维布材加固预应力混凝土梁桥时,由于碳纤维的应变很小,设计容许应变值只有0．01,这限制了预应力钢筋的应变,预应力筋的高强度由于应变的限制而不能发挥,降低了加固效率。通过计算分析发现相对受压区高度对降低加固效率影响最大,预应力筋消压水平影响次之。在综合分析的基础上提出：因超载车辆引起变形裂缝的梁桥,采用外贴碳纤维布材加固方法效果最好。     

碳纤维增强复合材料编织网混凝土梁试验研究

将碳纤维增强复合材料（CFRP）编织成正交网格,并经环氧树脂胶固化形成受力骨架,代替钢筋混凝土梁中的钢筋,以解决普通钢筋混凝土中钢筋易锈蚀的问题。通过对3根不同配筋率的CFRP编织网混凝土梁的弯曲性能试验,观察在各级荷载作用下构件的应变变化、挠度发展、破坏过程及破坏特征,对其受弯承载力及抗弯刚度等弯曲性能进行分析。试验结果表明：CFRP编织网与混凝土有良好的粘结性能,二者协同受力性能良好;破坏前,试件有明显的塑性变形,有明显的破坏预兆,延性性能较好;随着配筋率的提升,构件承载能力、抗弯刚度较大幅度提升。试件破坏时,CFRP编织网纵向受力筋均未达到其抗拉强度,故在以后的试验中可对编织网的纵向受力筋施加一定的预应力,以提高CFRP编织网的利用率。