CFL增强RC梁疲劳寿命的试验推定

在对5组23根碳纤维薄板(CFL)增强RC梁(1 850mm×100mm×200mm)进行常幅弯曲疲劳试验的基础上,探讨了增强梁的跨中挠度、载荷循环次数、载荷等级以及疲劳寿命等变量之间的关系,得到了一组相应的线性关系式.据此提出了一种预测CFL增强RC梁疲劳寿命的新方法:在指定的疲劳载荷水平下,只需对CFL增强RC梁实施一些非破坏性的少量循环载荷试验(载荷循环次数推荐值为10~1 000),就能够较好地预测该载荷条件下CFL增强RC梁的疲劳寿命.     

CFL增强RC梁正截面抗弯疲劳设计

FRP材料在砼结构的加固工程中已得到广泛的应用,但现行加固规程主要采用静力作用下的极限状态设计方法,没有考虑疲劳荷载作用对结构性能的影响,在结构的使用中偏于不安全。通过对等幅循环荷载下碳纤维薄板(CFL)增强RC梁三点弯曲疲劳实验,得到CFL增强梁的刚度、挠度、混凝土裂纹扩展以及CFL与混凝土的界面的疲劳损伤演化规律,揭示了在等幅循环荷载下增强梁的疲劳破坏机理;通过对CFL增强RC梁正截面疲劳极限状态的分析,考虑施加的荷载幅值、疲劳破坏模式、FRP与混凝土的粘结应力对结构疲劳寿命的影响,提出了CFL增强RC梁在等幅循环荷载作用下的正截面抗弯疲劳设计方法。     

CFL增强RC梁的疲劳累积损伤模型

通过碳纤维薄板(CFL)增强钢筋混凝土(RC)梁的三点弯曲疲劳试验,得到了构件疲劳寿命曲线及其跨中挠度、抗弯刚度的演化规律;采用增强梁的剩余抗弯刚度来定义损伤变量,建立了描述其损伤、断裂过程的疲劳累积损伤模型,并对CFL增强RC梁的疲劳损伤演化历程进行了数值分析.结果表明,文中提出的疲劳累积损伤模型能够准确地描述包括混凝土开裂、CFL与混凝土剥离、钢筋屈服等破坏模式在内的CFL增强RC梁的疲劳损伤、破坏过程.     

温度升高后碳纤维片材增强RC梁的疲劳性能

为了研究CFL增强RC梁在不同温度下的疲劳性能,分别在20°C、50°C和80°C的温度条件下对CFL增强RC梁进行了3点弯曲静载和疲劳试验.试验结果表明:当加固梁的疲劳载荷水平为其静载屈服强度的83%,极限强度的61%时,加固梁的破坏模式、疲劳寿命、载荷-挠度曲线和应变反应等受温度的影响较小.因此,在该载荷水平下,加固梁的疲劳性能受温度的影响较小.     

纤维薄板厚度对增强RC梁承载能力的影响

通过进行普通钢筋混凝土(RC)梁与碳纤维薄板(CFL)增强RC梁的三点弯曲试验,研究粘贴不同厚度的CFL对增强RC梁的破坏模式和承载能力的影响规律,试验发现普通RC梁的破坏以混凝土开裂和主筋屈服为主,CFL增强RC梁的破坏模式与CFL的粘贴厚度有关,包括CFL拉断失效、CFL与混凝土界面剥离、混凝土压碎3种基本模式及其混合模式,弯曲载荷下的极限承载力随CFL的粘贴厚度而增加,与普通RC梁相比提高了12．6％-38．9％。     

环境温度对CFL增强RC梁承载能力的影响

对温度场中碳纤维薄板(CFL)增强钢筋混凝土(RC)梁在不同破坏模式下的承载能力进行理论分析.研究结果表明,环境温度的变化对CFL增强RC梁的承载能力有一定程度的影响:(1)当环境温度升高30K时,CFL厚度分别为0.1、0.2、0.3和0.4mm的增强RC梁的开裂载荷分别提高了5.37%、10.46%、15.9%和20.94%;(2)CFL厚度为0.1mm和0.2mm的增强RC梁的破坏模式为CFL拉断,其极限承载力随环境温度的升高呈下降趋势,但降低幅度小于3.5%;(3)CFL厚度为0.3mm和0.4mm的增强RC梁的破坏模式为混凝土压碎,其极限承载力随环境温度的升高呈上升趋势,但升高幅度小于3.5%.     

CFL增强RC梁抗弯刚度的衰减规律

在对4组共20根碳纤维薄板(CFL)增强钢筋混凝土(RC)梁进行三点弯曲疲劳试验的基础上,探讨了增强梁的抗弯刚度与损伤变量、荷载循环次数、荷载等级以及疲劳寿命之间的关系,得到以下结论:(1)抗弯刚度的衰减曲线包括初始的快速减小阶段、稳定衰减阶段和构件失稳后的快速减小阶段;(2)增强梁正则化抗弯刚度和循环次数在稳定衰减阶段有较好的线性关系;(3)线性刚度比介于0.55～0.79之间,平均值为0.67;(4)破坏刚度比介于0.53～0.73之间,平均值为0.63;(5)增强梁疲劳破坏时损伤变量约为0.37.     

CFL增强RC梁挠度分析

碳纤维薄板(CFL)加固RC梁技术已成功地应用于桥梁工程.该方法的关键科学问题之一是疲劳荷载下增强梁的变形规律.结合一系列疲劳试验,给出了挠度的发展规律,提出界面疲劳裂缝扩展寿命的预测方法.分析结果表明:构件挠度扩展主要分为三个阶段:快速增加、稳定扩展、失稳扩展,其中第二阶段是构件疲劳寿命的主要阶段,在此阶段挠度缓慢增加,增加量与加载次数成线性关系.采用理论与实验相结合的方法给出了疲劳荷载下挠度的计算公式和疲劳寿命的预测公式,可以较好地符合试验结果.     

CFL增强RC梁抗弯刚度衰减规律试验研究

在对4组20根碳纤维薄板(CFL)增强RC梁进行三点弯曲疲劳试验的基础上,探讨了增强梁的抗弯刚度、损伤变量、载荷循环次数、载荷等级以及疲劳寿命之间的关系, 得到以下结论：（1）抗弯刚度的衰减曲线包括初始的快速减小阶段、稳定衰减阶段和构件失稳后的快速减小阶段;（2）增强梁正则化抗弯刚度和循环数在稳定衰减阶段有较好的线性关系;（3）线性刚度比介于0.55～0.79之间,平均值为0.67;（4）破坏刚度比介于0.53～0.73之间,平均值0.63;（5）增强梁的平均疲劳寿命随着载荷水平的增大而降低,平均抗弯刚度衰减速率随着载荷水平的增大而增大,平均疲劳寿命随着抗弯刚度平均衰减率的增大而降低;（6）增强梁疲劳破坏时损伤变量D≈0.37。     

基于混凝土残余应变的CFRP布与钢板复合加固RC梁疲劳损伤研究

采用碳纤维增强复合材料(CFRP)与钢板复合加固钢筋混凝土(RC)梁,并对其开展疲劳性能试验,分析梁压区边缘混凝土的疲劳总应变和累积残余应变随循环次数的发展规律,根据实测数据提出梁压区边缘混凝土累积残余应变演化方程,最后利用压区边缘混凝土累积残余应变定义损伤变量,计算获得损伤变量演化曲线.结果表明:随着荷载幅的提高和疲劳循环次数的增加,复合加固的RC梁压区边缘混凝土疲劳总应变和累积残余应变增大,且其发展均呈现明显的三阶段规律;利用压区边缘混凝土累积残余应变所建立的损伤模型,可以较好地反映这种复合加固梁的疲劳累积损伤.研究结果为CFRP布与钢板复合加固梁的剩余疲劳寿命预测和损伤评价奠定了理论基础.     

温度升高对碳纤维薄板增强RC梁疲劳性能的影响

为了研究碳纤维薄板增强钢筋混凝土梁在不同温度载和疲劳试验．下的疲劳性能,分别在20℃和80℃的温度条件下对26根增强梁进行了三点弯曲静结果表明：当疲劳载荷水平为25．0kN,27．5kN和30．0kN时,试件的S-N曲线、疲劳极限、破坏模式、挠度曲线和应变反映受环境温度的影响较小．     

玻璃纤维片材加固钢筋混凝土梁粘结方式的试验研究

玻璃纤维片材在我国产量大,价格便宜,但受到应用研究的限制,在结构的加固改造行业中应用较少.介绍了14根钢筋混凝土梁的试验研究情况,其中10根试验梁为抗弯加固,其余为抗剪加固.分别就不同强度混凝土与玻璃纤维片材之间的粘结情况,玻璃纤维片材的粘贴方法,粘贴层数进行了研究.结果表明,粘贴玻璃纤维片材可显著提高强度,但强度的提高并不与粘贴层数成正比.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯裂缝计算方法

根据钢筋混凝土构件裂缝分析的综合理论,对碳纤维(CFRP)加固钢筋混凝土梁裂缝宽度的计算方法进行了研究,提出正常使用阶段裂缝计算公式.计算结果与试验结果吻合较好,所提出的计算公式可应用于实际工程.     

CFS抗剪加固钢筋混凝土梁的耐火性能研究

采用厚型防火涂料对3根碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁和1根对比梁进行ISO834标准升温条件下的恒载升温耐火性能试验,得到试验梁的测点温度随时间增加的分布关系。分析不同加载方式、剪跨比、加固量和防火保护层厚度对高温下CFRP抗剪加固梁的破坏形态及耐火极限的影响。试验研究表明:剪跨比是高温下影响CFRP抗剪加固梁耐火极限和破坏形态的主要因素;抗剪加固防火涂料的厚度可以提高剪切破坏的耐火极限,但不改变弯曲破坏的耐火极限。编制了设有厚型防火涂料保护的碳纤维抗剪加固混凝土梁的截面温度场计算程序,通过试验结果验证程序的正确性。为全面考虑影响高温下碳纤维抗剪加固钢筋混凝土梁耐火极限的因素提供补充。     

预应力CFRP布加固梁的疲劳试验研究

应用课题组研发的预应力CFRP布加固混凝土梁技术,对加固梁的疲劳性能进行了试验研究.试验结果表明,在疲劳荷载作用下,预应力CFRP布加固梁的钢筋应变值显著减少,同时预应力CFRP布加固更为有效的改善了混凝土梁的抗裂性能.相对于未加固梁,加固梁的疲劳寿命有显著的增加,表现出良好的抗疲劳性能.     

内嵌螺旋肋钢丝抗弯加固混凝土梁试验研究

为探讨更为有效的混凝土梁加固方法,通过7根梁试件的静力加载试验,对内嵌螺旋肋钢丝加固混凝土梁的受力过程、抗弯承载力、裂缝和变形情况等进行较为系统的研究.结果表明:所有内嵌螺旋肋钢丝加固的混凝土梁没有出现类似外贴纤维片材加固构件的剥离破坏现象.与未加固梁相比,该加固方法能够显著提高被加固梁的极限承载力,且提高幅度随加固量的增加而增加,最多可达144.2%.加固梁破坏时的裂缝间距、最大裂缝宽度、挠度都较被加固梁小.加固梁的刚度有明显提高.研究成果为该新型加固技术在工程中应用提供了依据.     

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．     

疲劳荷载作用下抗弯加固RC梁FRP应变分析

根据一系列常幅疲劳试验,分析了抗弯加固RC梁中FRP疲劳应变的变化规律和关键影响因素.FRP疲劳应变随着荷载水平的增加而增加,与加固构件挠度变形量成较好的线性关系.在疲劳加载初期由于混凝土裂缝的出现导致加固构件挠度的增加,FRP应变快速增加;随后在大部分的疲劳寿命期内FRP应变变化很小,略有下降,表现出良好的抗疲劳力学性能.