碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的耐火性能试验研究

通过一根未加固钢筋混凝土梁,以及五根碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的三面受火试验,探讨不同厚度的厚涂型防火涂料、不同荷载比、不同碳纤维布加固量等因素对碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁耐火性能的影响。结果表明：高温下该类构件的破坏形态大致可分为受弯破坏和弯剪破坏两类,常温下发生弯曲破坏的加固构件有可能在高温下出现破坏形态的转变;虽然加固构件所承受的荷载明显大于未加固构件,前者由于防火涂料的保护,其耐火极限仍大于后者。只要科学合理地设置防火保护层,碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的耐火性能完全能够满足实际工程需要。     

超薄型防火涂料保护下CFRP加固砼梁耐火设计

随着CFRP在混凝土结构加固中的广泛应用,其防火问题引起关注.但是目前关于高温下CFRP加固构件的防火性能研究成果相对较少.本文以当前国内外研究成果为基础,用有限元程序对加固构件进行了高温下的传热分析和力学分析,运用有限元程序在计算机上再现了防火试验的全过程.研究了荷载比、CFRP加固量、防火材料厚度以及混凝土保护层厚度等因素对CFRP加固梁耐火极限的影响规律,并得到了采用超薄型防火涂料保护的CFRP加固钢筋混凝土梁的耐火极限,为CFRP加固砼梁的防火设计提供了依据.     

碳纤维加固钢筋混凝土梁防火方法试验研究

采用厚型防火涂料对两根碳纤维加固的钢筋混凝土梁进行了不同方法的防火保护．耐火试验结果表明，采用50mm厚防火涂料全截面保护的碳纤维加固梁的耐火极限超过了2．5h，防火涂层中增设钢丝网片对约束防火涂层、防止开裂和脱落效果明显．     

钢筋混凝土梁火灾下抗剪性能的试验研究

对5根足尺钢筋混凝土简支梁进行了标准火灾试验,研究了钢筋混凝土梁火灾下的抗剪性能,得到了火灾中梁内混凝土的温度分布、纵筋和箍筋的温度变化、梁的竖向挠度、梁端的轴向变形以及梁的破坏模式,对比分析了不同混凝土保护层厚度、剪跨比对梁耐火极限的影响。结果表明:与常温下不同,提高混凝土保护层厚度可以显著提高钢筋混凝土梁火灾下的抗剪性能。受火条件下,随着剪跨比的减小,梁发生斜截面剪切破坏的耐火极限逐渐增加,但破坏时的脆性特征更加明显。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪承载力研究

以9根用碳纤维布加固的钢筋混凝土抗剪梁为试验研究对象，考察了不同间距、粘贴层数、粘贴角度及预加栽对加固梁抗剪极限承载力及加固效果的影响，研究了碳纤维布的应变变化规律及其破坏模式．根据试验现象，提出了CFRP有效应变、有效长度的概念．基于CFRP布两种破坏模式．在理论和试验分析的基础上，提出了考虑CFRP布粘贴角度影响的抗剪承载力简化计算公式．结果表明，采用碳纤维布对钢筋混凝土梁剪切加固后，其抗剪强度明显提高．图13，表3，参8．     

高温下钢筋混凝土框架梁抗剪性能研究

为了研究高温下钢筋混凝土框架梁的抗剪性能,建立了框架梁的非线性有限元分析模型,采用恒载升温的方式,对高温下钢筋混凝土框架梁的抗剪性能进行模拟,分析了不同混凝土强度、剪跨比及混凝土保护层厚度对钢筋混凝土框架梁抗剪性能的影响。结果表明:减小剪跨比和增大混凝土保护层厚度能显著提高框架梁高温下的抗剪性能,在相同条件下,剪跨比为1.5的框架梁的耐火极限比剪跨比为2.3的框架梁的提高45%,剪跨比为2.3的框架梁的耐火极限比剪跨比为3.0的框架梁的提高50%;混凝土保护层厚度每增加10 mm,框架梁的耐火极限约提高20%。随着混凝土强度的增加,框架梁高温下的抗剪性能得到提高,但提高效果不够明显。工程设计时,适当提高混凝土强度、减小剪跨比、增大混凝土保护层厚度是提高钢筋混凝土梁抗剪性能的有效措施。     

二次受力下CFRP加固钢筋混凝土梁抗剪性能

为研究CFRP加固有损伤梁的抗剪性能,基于钢筋混凝土梁抗剪理论,运用有限元分析软件建立CFRP加固有损伤梁的三维有限元模型;采用数值模拟计算方法,分析不同加固量和加固方式对二次受力下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗剪极限承载力的贡献和加固效果的影响.研究结果表明:随着碳纤维布加固量的增多,梁的抗剪极限承载力也随之增大,且环包加固效果好于"U"形粘贴,碳纤维布在钢筋混凝土梁抗剪加固中对提高梁的极限承载力贡献较大.     

玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁端部锚固试验研究

进行了6根玻璃纤维布(GFRP)加固的钢筋混凝土梁梁端锚固试验和3根对比梁的试验研究．试验中变化的参数为混凝土强度等级、配筋率、加固量、剪跨比．针对不同的加固层数采用了端部U型箍、剪跨区内U型箍、剪跨区内U型全包3种梁端锚固形式．分析了梁端锚固形式对玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁破坏形态及极限荷载的影响．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,梁端有无锚固条对加固梁的极限荷载及破坏形态有显著影响．对于剪跨比小的加固梁,梁端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．     

粘贴胶合竹板加固钢筋混凝土梁试验

对7根钢筋混凝土梁(RC梁)粘贴胶合竹板加固的对比试验进行研究,其中2根为对比试件,1根为弯剪区粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)布抗剪加固试件,4根为梁底粘贴5~20 mm厚胶合竹板抗弯加固和弯剪区粘贴CFRP布抗剪加固试件。研究结果表明:梁底粘贴胶合竹板加固RC梁的极限受弯承载力提高16%~118%,平均为62%;极限位移降低59%~80%,平均为69%。粘贴胶合竹板加固试件跨中截面应变仍基本符合平截面假定,弯曲刚度随粘贴胶合竹板厚度的增加而增加。粘贴胶合竹板加固混凝土梁的理论计算和有限元分析(FEA)结果均与试验值吻合较好。     

CFRP加固高强钢筋混凝土梁抗剪承载力计算

为深入探讨高强混凝土结构用碳纤维布(简称CFRP)增强系列问题,对基于碳纤维布拉断的高强钢筋混凝土加固梁进行了抗剪性能试验研究,考虑了加固量、加固形式、剪跨比、预损伤程度、配箍率等参数的影响.试验结果表明,经碳纤维布加固的高强混凝土梁抗剪承载力提高较多,加固效果明显;预损伤对加固梁的抗剪承载力影响不大;剪跨比、加固量综合起来影响着碳纤维布的受力程度,从而影响到碳纤维布的有效应变,最终决定了试验梁的抗剪承载力.基于有效应变模型,提出了与试验结果相吻合的碳纤维布抗剪承载力计算方法,并结合我国碳纤维布加固混凝土结构规程,提出了高强钢筋混凝土梁用碳纤维布进行抗剪加固的设计方法.     

碳纤维板与钢筋混凝土界面破坏的应力分析

采用三点弯曲试验方法研究碳纤维薄板加固钢筋混凝土梁的界面破坏形式，建立加固梁的界面力学分析模型，计算加固梁的界面剪应力以及相邻裂缝间距与碳纤维板拉力的关系，实验值与有限元值基本一致，为实际工程应用提供重要参考。     

钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁抗剪试验研究

通过对2根对比梁和4根加固的钢筋混凝土梁的抗剪试验,研究不同剪跨比和不同受力方式下的RC梁采用钢纤维水泥砂浆钢筋网加固后的抗剪性能.主要分析了各组对比梁及加固试验梁的破坏形态、斜裂缝、挠度、应变的变化规律.依据实验结果,提出了钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,可为实际加固工程设计提供理论参考.     

火灾下碳纤维布加固钢筋混凝土梁非线性分析

在合理选取混凝土、钢筋及碳纤维布力学性能参数的基础上,建立了带防火保护的碳纤维布加固混凝土梁高温下数值计算模型,应用ANSYS软件编制了碳纤维布加固钢筋混凝土梁火灾下非线性有限元分析程序NFACCB,实现了加固梁火灾下的热力学耦合分析.分析结果表明:采用合理的防火保护,加固梁可以获得较好的耐火性能;防火材料厚度a和火灾载荷比k对加固梁耐火性能有显著影响;纵筋配筋率n、碳纤维布加固量m、防火材料导热系数以及截面尺寸也对火灾下的加固梁挠度产生影响;而加固梁挠度随防火材料的比热和容重的变化不明显.     

超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁抗剪性能

为研究超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪性能,采用不同厚度的超高性能混凝土对梁侧面进行加固,并对其进行单点静载试验。观察梁的破坏过程和破坏模式,并根据梁的荷载-应变曲线,分析超高性能混凝土加固层对钢筋混凝土梁承载力和刚度的影响;同时,采用数字图像相关方法对试验梁的裂纹发展进行了对比分析。结果表明：与未加固梁相比,加固梁的破坏形态由脆性剪切破坏转变为延性弯剪及弯曲破坏;随着加固层厚度的增加,加固梁开裂荷载、峰值荷载和变形能力明显提高;通过数字图像相关方法,可以直接从试验梁表面获取细微变形和应变分布情况,并进一步预测试验梁表面微裂缝位置及破坏形式。最后,建立了超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式,并与试验结果进行了对比,结果吻合较好。     

嵌入式FRP抗剪增强梁斜裂缝水平投影长度计算

为计算嵌入式FRP抗剪增强梁在四点加载作用下的斜裂缝水平投影长度,利用投影长度经验公式和变角空间桁架模型分别研究了剪跨比和纵筋-箍筋强度比对投影长度的影响,在此基础上综合考虑两者的相互关系,同时根据9根FRP嵌入式增强梁的实测试验数据,采用最小二乘法拟合斜裂缝投影长度计算公式.分析结果表明,单独考虑剪跨比和纵筋-箍筋强度比都不能很好地预测斜裂缝水平投影长度,而将两者结合能够较好地反应斜裂缝出现和发展的全过程,从而准确地计算斜裂缝水平投影长度.推导公式的计算结果和试验实测值取得了很好的吻合,误差小,离散程度低,同时还表明剪跨比是影响斜裂缝投影长度的主导因素.     

碳纤维对混凝土梁抗剪加固的实验及理论研究

通过8根碳纤维布加固混凝土梁的抗剪实验,主要研究碳纤维布对混凝土梁抗剪的影响和作用.考察了碳纤维布加固方式、加固量、粘贴层数、剪跨比以及混凝土强度对加固效果的影响.最后提出碳纤维布加固混凝土梁抗剪承载力的理论计算公式.     

基于ATENA的钢筋混凝土无腹筋梁的非线性有限元分析

通过ATENA软件建模对Bresler-Scordelis梁进行非线性有限元模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了所建立的有限元模型能较好地模拟无腹筋简支梁的破坏过程和破坏形态.采用已验证的有限元模型对Kani试验的133根梁进行了计算,模型能够准确地模拟试验梁的破坏荷载.通过对Kani梁计算结果的进一步分析发现,随剪跨比的增大,"拱"作用对梁受剪承载力的贡献逐渐减小,"齿"作用对梁受剪承载力的贡献逐渐增大.无腹筋简支梁名义极限剪应力随剪跨比的增大而减小,在剪跨比为2.5处,曲线发生明显转折,剪跨比小于2.5时减小幅度较大,剪跨比大于2.5后减小幅度较小.对于其他条件相同情况下的梁,在剪跨比超过2.5后,抗剪承载力减小幅度较小甚至基本保持不变,而剪跨区段的长度增大,导致破坏弯矩增大,破坏弯矩与截面计算最大受弯承载力的比值增大,因此,Kani提出的"剪切破坏谷"在剪跨比超过2.5后出现上升段.     

高温下/后钢筋混凝土梁抗冲击性能:细观分析

冲击(或爆炸)和火灾往往伴随发生并威胁工程结构的使用安全,高温和高应变率对钢筋混凝土(RC)结构的耦合作用引起了研究者的广泛关注.本文结合混凝土细观非均质性,考虑钢筋和混凝土材料的应变率增强效应及高温退化效应,同时考虑钢筋与混凝土间的黏结-滑移行为,建立了RC梁抗火抗冲击性能研究的细观数值模型.与室温下落锤冲击试验结果对比,验证了细观数值模型的合理性,进而比较分析了高温下及高温后RC梁在冲击作用下的力学响应,揭示了RC梁的破坏模式与失效机制.结果表明:建立的细观数值模型能够有效描述RC梁在高温和冲击荷载联合作用下的破坏模式;相同受火时间,高温下RC梁表现出比高温后RC梁更为严重的破坏,且随受火时间的增加,差异逐渐扩大.