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.     

碳纤维薄板增强RC梁界面温度应力理论分析

以碳纤维薄板(CFL)为研究对象,考虑了增强钢筋混凝土(RC)梁和CFL薄板的剪切变形,并着重研究了温度变化对界面应力的影响,推导出在温度变化和力载荷作用下CFL增强RC梁界面应力分布公式.温度变化引起的界面应力分布为:在界面两端出现高应力集中,端部的应力值最大,应力在端部附近迅速下降到一个稳定值.在△T=50℃;q=50 kN/m的载荷水平下,温度变化产生的最大剪应力为1.7 MPa,最大正应力为1.3 MPa,均布载荷作用下产生的最大剪应力为0.8 MPa,最大正应力为0.7 MPa.在对碳纤维薄板(CFL)增强钢筋混凝土(RC)梁进行设计时考虑温度应力的影响是十分必要的.     

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.     

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％。     

CFL加固RC梁裂纹扩展的实验研究

对纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)加固钢筋混凝土(RC)构件的疲劳主裂纹扩展规律进行了实验研究,其疲劳性能及耐久性的研究具有重要意义.对5根碳纤维薄板(CFL)加固RC梁进行常幅疲劳实验,观察其裂纹扩展的整个过程.记录裂纹扩展及荷载挠度变化数据,分析了构件在常幅荷载作用下其裂纹扩展的规律.通过对试验数据的拟合,得到了裂纹扩展速率的半经验公式.拟合结果表明,裂纹扩展速率的对数与柔度变化的对数具有良好的线性相关性.     

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。     

纤维薄板厚度对增强RC梁破坏模式的影响

采用理论推导与实验验证的方法,探讨碳纤维薄板厚度对增强钢筋混凝土(RC)梁破坏模式的影响．文中首先通过理论分析,提出了增强RC梁破坏模式的判断方法及公式,随后据此对4组试验梁的破坏模式进行了推定．理论推定结果表明,碳纤维薄板增强RC梁的破坏模式随着碳纤维薄板厚度的变化而改变,4种破坏模式(纤维薄板拉断、界面剥离或钢筋保护层剥离、混凝土压碎和混合破坏模式)分别对应于碳纤维薄板的某一厚度区间．文中最后通过实验验证了上述推定结果．     

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．     

外贴纤维板补强钢筋混凝土梁的承载力分析

根据碳纤维薄板增强钢筋混凝土三点弯曲梁随着纤维薄板粘贴长度的增大出现三种典型的破坏形式,建立了增强梁的抗弯力学分析模型,提出了不同破坏形式时增强梁承载力的理论计算方法.将承载力计算值与试验值进行对比,结果表明,增强梁承载力计算方法是可行的.     

碳纤维薄板增强RC梁的弯曲疲劳寿命

纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)梁的疲劳行为是国内外土木工程界的前沿课题.文中将18根尺寸为1850mm×100mm×200mm的碳纤维薄板(CFL)增强RC梁分为4组进行弯曲疲劳实验,探讨其疲劳性能.通过理论分析及对上述疲劳实验数据的分析和讨论,按照所提出的CFL增强梁的容许疲劳寿命和极限疲劳寿命的新概念,得到了相应的两类S-N和P-S-N曲线,发现CFL增强梁的容许疲劳寿命和极限疲劳寿命分别是其静载极限强度的65%和67%;推导了增强梁的跨中最大挠度与载荷循环数、单根梁的疲劳寿命及应力水平之间的关系式,在此基础上,提出了一种只需少量循环加载(研究中建议取n=100 ～1000)的非破坏性弯曲疲劳试验数据就能预测该增强梁疲劳寿命的新方法.最后通过另外3根CFL增强梁的疲劳试验对所提出的寿命预测方法进行了验证.     

外贴FRP加固钢筋混凝土梁用量显式设计方法

对外贴FRP（纤维增强复合材料）加固钢筋混凝土梁抗弯极限承载力的求解问题，ACI440F规范及我国CECS146：2003规程都给出了相应的求解公式，但均为验算形式．这在面向设计，即计算给定目标承载力下的FRP用量时，并不方便．针对矩形截面形式，通过引入原构件配筋特征参数和FRP配筋特征参数，推导出量纲-形式的弯矩增量与参数之间的关系表达式，并给出显式求解FRP用量的计算方法．在此基础上，进一步通过定义截面形状系数，将这一显式求解方法推广至T形及更为一般性的截面形式．