预应力碳纤维加固桥梁结构疲劳性能试验研究

通过对两组不同预应力水平碳纤维布加固梁分别进行单调静载试验与疲劳试验研究,考察了各级荷载作用下裂缝开展、应变和挠度的变化情况,并得到了开裂荷载、屈服荷载及极限荷载.结果表明:随着碳纤维布预应力水平的提高,裂缝宽度变小,长度变短,挠度也有较大程度的降低;开裂荷载,屈服荷载与极限荷载均有了不同程度的提高.     

组合钢板梁负弯矩区疲劳损伤效应试验研究

为研究组合钢板梁负弯矩区的疲劳损伤效应,基于某常规跨径组合梁桥结构形式设计了2根不同配筋率组合梁试验模型,在倒置状态下开展了模型梁的初始开裂加载、疲劳加载及极限破坏加载试验,对试件的裂缝发展、挠度、应变等指标进行了观测和分析.试验结果表明,配筋率对组合梁混凝土开裂荷载影响较小,但对后期疲劳裂缝发展速率和裂缝宽度影响较大;疲劳荷载作用下,组合梁挠度和应变响应在达到稳定发展之前,会经历复杂的内力重分布过程,高配筋率试件相比于低配筋率试件有更长的内力调整期;2×106次疲劳试验后,组合梁整体刚度有轻微地退化,但钢梁未出现疲劳开裂.钢梁应变数据的观测以及损伤分析表明,钢梁中性轴指标能较好地反映组合梁负弯矩区的疲劳累计损伤作用.     

预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

为了研究预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁的疲劳性能,进行了4根CFRP布加固的钢筋混凝土和1根对比梁的试验研究.试验中考虑的变量为碳纤维应力强度比、疲劳荷载幅和CFRP布粘贴层数.试验梁采用双点对称等幅、等频率加载.试验结果表明:未加固的对比梁受疲劳荷载作用时,裂缝少而宽;非预应力CFRP布加固梁,裂缝多而密,裂缝高度...     

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.     

持载下预应力CTRC板加固RC梁的抗弯性能

采用四点弯曲试验研究持载下用预应力碳纤维织物增强混凝土板加固RC梁的抗弯性能。针对梁的持载水平进行2个加固工况试验及1个参考工况试验。对各工况梁的荷载-挠度变化、荷载-应变变化、承载力、延性、开裂模式及裂缝宽度进行分析。研究结果表明:预应力CTRC板能明显提高持载梁的正常使用极限状态荷载、极限承载力,并能有效抑制梁内裂缝宽度的发展;与未加固梁相比,加固梁的正常使用极限状态荷载和极限承载力最大分别提高57.1%和75.4%。加固梁的破坏模式均为预应力CTRC板断裂,而其开裂模式因持载水平不同而不同;加固梁的延性均比未加固梁的延性低;随着持载水平提高,加固梁中的碳纤维织物在受荷初期发挥的作用逐渐增强。     

冻融循环作用下CFRP加固混凝土梁疲劳性能试验研究

为研究冻融循环作用对CFRP加固混凝土梁疲劳性能的影响,以CFRP加固混凝土梁的疲劳试验作为对照,分别进行了CFRP加固受到冻融循环作用的混凝土梁的疲劳试验和CFRP加固梁经冻融循环作用后的疲劳试验.试验结果表明:在正常使用状态下,冻融循环50次作用后,CFRP加固梁的挠度增加了6.2%～14.9%,主筋应变增加了2.14%～11.2%,刚度变化不显著;在相同疲劳荷载作用下,与未经冻融作用的CFRP加固梁相比,经受冻融循环作用的CFRP加固梁的疲劳寿命降低不到5%;CFRP加固受到冻融损伤的混凝土梁可能发生剥离破坏,因而在工程中,为防止发生剥离破坏应采取有效措施.     

组合桥面板疲劳荷载后剩余承载力试验研究

为了研究高性能混凝土组合桥面板经历疲劳荷载后的剩余承载力,设计制作了两个足尺的正交异性高性能混凝土组合桥面板,通过疲劳和静力加载试验测试了正交异性组合桥面板的静力承载能力、破坏形态与疲劳后剩余极限承载力。试验结果表明：正交异性高性能混凝土组合桥面板经历疲劳荷载后的静力破坏形态为受弯破坏,试件达到极限状态时中支点截面U肋屈曲,受拉钢筋屈服,负弯矩区混凝土板开裂严重,组合桥面板的受力性能发生退化。经过疲劳加载后的桥面板的剩余极限承载力较没有经过疲劳加载的桥面板承载力下降了约11.6%。基于钢筋混凝土黏结滑移理论推导了适用于疲劳荷载作用后的高性能混凝土组合桥面板平均裂缝间距计算公式。对比试验结果,所提出的平均裂缝间距计算公式具有良好的精度,可为实际工程应用提供理论参考。     

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。     

钢筋混凝土粘钢加固梁的非线性分析

根据混凝土的非线性本构关系,提出了粘钢加固梁的开裂弯矩、极限弯矩、刚度的计算方法,并将理论值与试验值进行对比分析.提出了应对钢板端部剥离应力、粘钢锚固长度、强剪弱弯等进行验算的建议,以保证粘钢加固梁发生抗弯破坏.     

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.     

斜腹杆体外预应力对RC嵌固梁加固性能的影响

用理论分析、模拟分析和试验验证的方法,研究斜腹杆体外预应力对钢筋混凝土嵌固梁的加固性能.按照变形协调原理建立嵌固梁荷载挠度方程,得到对应预应力索-梁组合单元的力学模型.利用ABAQUS有限元模拟的方法研究不同设计参数对嵌固梁加固效果的影响次序.结果表明,索垂度显著、索初始预应力居中、索截面面积次之;斜腹杆体外预应力简支加固方法能提高试件的刚度、抑制试件塑性发展速度、改善试件的承载能力和延性,试件开裂荷载、屈服荷载、极限荷载明显提高,加固效果显著.选择3组各2个试件进行静力试验验证.在弹性阶段,理论计算和软件模拟所得荷载-挠度曲线与试验结果吻合;进入塑性阶段后,试件的理论值远大于试验值和模拟值;而试验值与模拟值始终吻合,模拟分析结果可信.     

碳纤维网格加固梁抗弯性能试验研究

为促进碳纤维网格这种新型碳纤维产品在桥梁工程中的应用,以桥梁规范中的适筋梁理论为基础设计试件,采用实际工程的碳纤维网格加固方案分别对未开裂的和开裂的钢筋混凝土梁试件进行加固,开展碳纤维网格加固梁正截面破坏试验研究,并与未加固梁试验结果进行对比分析。结果表明：在试验荷载作用下未加固梁、无损伤加固梁和有损伤加固梁均发生了正截面破坏;无损伤加固梁和有损伤加固梁开裂荷载相当,但裂缝特点不同;加载过程中无损伤加固梁的变形小于有损伤加固梁和未加固梁的;荷载较小时,有损伤加固梁与未加固梁跨中挠度相当,随着荷载的增加,有损伤加固梁的变形开始小于未加固梁;无损伤加固梁和有损伤加固梁的抗弯承载力较未加固梁分别提高了13.6%和16.7%;卸载时,加固梁的变形出现了明显的回弹现象;加载过程中未出现界面剥离问题。研究结果可为评估碳纤维网格在桥梁工程中的加固效果提供参考。     

CFRP布加固无粘结预应力连续梁受力性能试验研究

对10根经历了极限荷载的无粘结预应力混凝土连续梁用粘贴CFRP布进行了加固.完成了10根加固梁的试验,考察了平截面假定的适用性、无粘结筋的应力增长情况、加载过程中裂缝的分布与开展、跨中变形的发展、试验梁的破坏特征等.基于试验结果,建立了考虑原梁受荷历程影响的正截面承载力计算方法,提出了以中支座控制截面在极限荷载下的弹性弯矩计算值MLoad与张拉引起的次弯矩Msec之和(MLoad Msec)为调幅对象,以相对塑性转角θp/h0为自变量的调幅系数β的计算公式.     

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。     

复合内嵌碳纤维筋和预应力螺旋肋钢筋加固混凝土梁试验

对高强度的螺旋肋钢筋施加预应力,将螺旋肋钢筋和非预应力的碳纤维筋用不同的组合方式嵌入混凝土梁受拉区混凝土保护层中进行弯曲试验。结果表明:内嵌2根螺旋肋钢筋和1根碳纤维筋(BF1P2梁)或内嵌1根螺旋肋钢筋和2根碳纤维筋(BF2P1梁),且对螺旋肋钢筋施加的预应力水平分别为其极限强度的30%,45%和60%,加固混凝土梁的极限承载能力、刚度及抗裂性能均有显著改善。与对比梁相比,BF1P2梁的开裂荷载提高了86.70%~133.33%,屈服荷载提高了32.25%~72.04%,极限荷载提高了72.73%~90.00%;BF2P1梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载则分别提高了50.00%~133.33%,50.54%~136.56%和72.20%~173.60%;BF2P1梁的加固效果优于BF1P2梁,且对螺旋肋钢筋施加预应力的水平为45%时,混凝土梁的加固效果最佳。     

混凝土梁侧面粘贴CFRP布的结构加固性能的试验研究

研究采用在混凝土构件侧面粘贴碳纤维布这种新形式加固受弯构件的受力性能，试验研究共设计了4根少筋梁，试验时，先通过2个对称的集中荷载将梁预加载至纯弯段出现一道主裂缝并失效，然后，卸载并用碳纤维布粘贴于梁侧面受拉区予以加强，待粘贴树脂固化后，再重新加载至梁的极限荷载，试验重点研究了该种加固梁的极限荷载，变形，开裂和碳纤维布粘贴形式对加固效果的影响，试验结果表明，该种加固梁不但承载力提高显著，而且具有很好的延性，消除了原来在梁底粘贴碳纤维加固梁在极限状态时因碳纤维布突然断裂而出现的脆性破坏现象，基于试验研究结果，导出了这种加固梁承载力的实用计算方法，该方法计算精度较好且偏于安全，可直接应用于实际加固工程，特别是当构件底面有管道等障碍物时。     

公路早期部分预应力混凝土T梁腐蚀疲劳性能试验分析

我国早期建造、处于腐蚀环境的在役公路预应力混凝土T梁桥面临严峻的腐蚀疲劳问题.为探讨此类桥梁的腐蚀疲劳性能，基于上世纪80年代公路部分预应力混凝土T梁标准图设计试验模型，开展特定钢绞线锈蚀率(设计锈蚀率为10%)下不同疲劳荷载幅值的部分预应力混凝土T梁模型的弯曲疲劳试验，获得模型梁在循环荷载作用下的跨中挠度、梁底纵向钢筋和受压区混凝土应变、竖向裂缝宽度等的发展规律及疲劳寿命.试验结果表明：在钢绞线腐蚀较为严重时，模型梁的弯曲疲劳破坏特征为受腐蚀钢绞线发生无征兆的断丝破坏，且受压区混凝土未出现被压碎现象，破坏模式为脆性破坏；在钢绞线锈蚀率基本相同时，模型梁的受弯性能随着疲劳荷载幅值的增大而显著下降，且其疲劳寿命也随着疲劳荷载幅值的增大而急剧下降.基于应力-寿命(S-N)理论，提出钢绞线锈蚀后的部分预应力混凝土T梁的疲劳寿命预测公式，可用于初步评估钢绞线锈蚀后的部分预应力混凝土T梁的疲劳寿命.     

疲劳荷载作用下铰接板桥挠度试验

为了研究铰接板桥在疲劳荷载作用下的挠度变化规律,制作了2组钢筋混凝土板桥试件,一组进行疲劳试验,另一组对应地进行静载试验。在试验过程中,分别取疲劳循环达到一定次数后静载作用下的板桥跨中挠度值和挠度残余累加值进行研究,并将疲劳荷载作用后的板桥与只进行静载试验的板桥在静载作用下的跨中挠度变化规律进行对比分析。研究结果表明:当疲劳循环次数未超过200×104次时,由于疲劳幅值未超过特定值,故随着疲劳次数的增加,施加静载时挠度值随静载值的增加逐渐呈线性关系,同时对于不同疲劳次数,施加相同静载时挠度值的变化呈现一定的规律性;当疲劳循环次数达200×104~250×104次,疲劳幅值增大时,挠度随施加静载值的变化规律仍近似呈线性,但在相同静载作用下,挠度值比未超过200×104次时的值增加较多,同时一定幅值下的疲劳循环次数及不同的疲劳幅值均会对板桥的疲劳残余产生影响;由静载试验梁的荷载-挠度曲线的对比可看出,经过疲劳荷载作用后,板桥挠度随施加荷载的变化更接近于线性变化。     

HPFL加固混凝土结构斜截面承载力计算及工程应用

通过高性能水泥复合砂浆钢筋网(HPFL)加固的6根约束梁和3根未加固的对比梁、6根一点集中加载简支梁和1根对比梁以及9根两点集中加载简支梁和3根对比梁的抗剪性能试验,研究了HPFL加固技术对混凝土约束梁、一点集中加载简支梁和两点集中加载简支梁抗剪性能的影响和作用,分析了抗剪加固对约束梁的开裂荷载和极限荷载的影响.结果表...     

GFRP/CFRP混杂加固混凝土梁阻裂增强机理

在研究GFRP/CFRP层间混杂复合材料极限拉伸性能的基础上,对外贴GFRP/CFRP混凝土加固梁的弯曲性能进行了研究,并建立裂尖闭合力阻裂模型,分析了GFRP/CFRP混杂效应机理和GFRP/CFRP加固梁的阻裂增强机理.结果表明:外贴GFRP/CFRP能显著降低加固混凝土梁裂纹尖端的应力强度因子,加固梁具有优越的抗裂性能和承载能力,开裂荷载和极限荷载较普通梁分别提高37%和172%以上;GFRP/CFRP加固梁中,裂纹在约70%梁高处停止扩展直至裂纹出齐,与阻裂机理模型分析结论一致;与单一FRP材料拉伸呈线弹性破坏性质不同,GFRP/CFRP呈现材料分级断裂性质,具有明显的屈服台阶,其加固的梁延性破坏特征明显;不同GFRP/CFRP粘贴加固方式中,U型加固方式的阻裂增强效果最佳,加固梁开裂荷载、极限荷载较I型加固方式分别提高17%和34%以上.