RPC钢筋网加固RC梁抗弯性能试验研究和数值分析

目的 研究活性粉末混凝土(RPC)钢筋网加固足尺混凝土梁受弯性能。方法 设计制作了6根混凝土梁,其中5根用活性粉末混凝土钢筋网加固,1根未加固作为对比试验梁。通过受弯试验,研究加固配筋率和初始受力水平对加固RC梁力学性能的影响,分析试验梁裂缝分布形态、荷载-挠度曲线、各材料应变发展规律和加固梁的破坏模式,并将试验结果进行有限元模拟验证。结果 活性粉末混凝土钢筋网具有良好的加固效果,与普通混凝土梁相比,加固梁的开裂荷载提高了39.4%～142%,极限荷载提高了71.4%～141.3%。结论 活性粉末混凝土钢筋网加固方法能显著地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、截面刚度以及抗裂性能。有限元模拟结果与试验结果发展规律一致,吻合程度较好。     

CFRP-钢管混凝土加固RC短柱偏压性能试验

通过8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆钢管自密实混凝土复合加固和4根圆钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土(RC)方形短柱的受压试验,研究了复合加固RC短柱偏压受力性能,分析了偏心距和CFRP层数对复合加固RC短柱的破坏形态、承载力、刚度和延性的影响.复合加固RC短柱的破坏形态包括端部混凝土的压碎、受压区钢管屈曲和CFRP断裂.加固试件表现出延性破坏特征,达到极限承载力后,仍具有一定的承载和变形能力.随着偏心距的增大,加固试件变形增大;偏心距为20,40和60 mm的试件极限承载力平均降低幅度分别约为25%,37%和42%.随着CFRP层数的增加,加固试件变形减小,延性降低;CFRP层数为1和2的试件极限承载力平均提高幅度分别约为16.2%和39.8%.     

纤维织物增强高延性混凝土加固RC短柱抗剪性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土（TR-HDC）加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能，设计了6根钢筋混凝土柱，包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱. 通过低周反复荷载试验，对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响. 结果表明：采用TR-HDC加固钢筋混凝土短柱，可显著提高其抗剪承载力；TR-HDC与原混凝土柱协同工作性能良好，加固后的混凝土柱的变形、承载力和耗能能力明显提高；增加纤维织物的层数对钢筋混凝土短柱的抗剪承载力提高幅度较小，但可大幅增强柱的耗能和变形能力；剪跨比较大时，更有利于发挥TR-HDC加固材料的力学性能. 基于桁架-拱模型，提出TR-HDC加固钢筋混凝土短柱的抗剪承载力计算方法，计算结果较准确.     

PVA-ECC加固RC足尺梁受弯性能试验研究

对6根足尺聚乙烯醇纤维水泥(PVA-ECC)加固的钢筋混凝土梁进行了正截面抗弯一次和二次受力的试验研究.通过与另1根同配置未加固钢筋混凝土梁的试验结果的对比,研究了加固梁纵向加固配筋率对抗弯承载力和变形能力的影响.试验采用三面U型加固形式,量测试验梁裂缝分布形态、荷载-挠度曲线、钢筋和混凝土应变发展规律等.试验结果表明PVA-ECC钢筋网薄层加固是一种有效的加固方法,能够显著地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、截面刚度以及抗裂性能.     

玻璃纤维布加固钢筋混凝土偏心受压柱的试验研究

通过10根粘贴玻璃纤维布(GFRP)钢筋混凝土偏压柱在单调荷载作用下的试验,比较分析GFRP加固前后偏压柱的承载力、延性及破坏形态.结果表明:外贴GFRP能有效提高大偏压的极限承载力和改善构件的延性;在偏压柱纵向受拉侧粘贴GFRP可以明显提高构件的承载力,承载力随纤维布层数的增加而增加,但承载力的提高程度与纤维布的加固层数并不呈线性增长关系,也不能明显改善柱子的延性;纵横向粘贴GFRP偏压柱不仅能显著提高柱的承载力,还能改善柱的延性;在相同锚固量下,条形箍分条越多、宽度越小、加固间距越小,加固效果越好.根据试验结果的分析,提出GFRP约束钢筋混凝土大偏压柱的实用计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.     

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.     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

对3根不同足尺碳纤维片材的加固混凝土柱在水平低周反复荷载作用下进行了试验研究。对比分析了试验柱的抗剪承载力、柱顶位移、延性、滞回曲线、骨架曲线等抗震性能。结果表明:采用碳纤维环绕包裹粘贴加固柱对混凝土柱的抗剪承载力提高较明显,柱的初始刚度增加,柱的变形能力和延性明显提高,钢筋混凝土柱消耗地震能量的能力增强,使柱的抗震性能得到显著改善;二层包裹与一层包裹碳纤维片材对比分析表明,这2种方法对结构影响区别不大,原因在于柱包裹碳纤维提高结构抗震性能主要是套箍作用增加了混凝土柱的约束,且增加层数对增加约束的效应有限。     

高强钢筋活性粉末混凝土梁的抗剪承载力试验

在对称集中荷载作用下,对8根高强钢筋活性粉末混凝土矩形截面简支梁进行抗剪试验,研究剪跨比、配箍率、纵筋配筋率对试验梁抗剪承载力的影响规律.结果表明:高强钢筋活性粉末混凝土构件的破坏形态与普通钢筋混凝土构件相似,高强钢筋和活性粉末混凝土具有较好的协同工作能力;在无腹筋情况下,随剪跨比的提高,梁抗剪承载力随纵筋率的增大抗剪承载力略有提高,但变形能力降低;采用GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》计算高强钢筋活性粉末混凝土梁的抗剪承载力值比实验值小,说明规范计算结果偏于保守,建议采用适用于纤维高强钢筋活性粉末混凝土的抗剪计算公式,使理论计算结果和实测值更接近.     

HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能及恢复力特性

为研究HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能,对6根配置HRB600E高强钢筋与1根配置HRB400E普通钢筋的正方形截面混凝土柱进行低周往复荷载试验.研究轴压比、箍筋间距、纵筋强度和纵筋配筋率对高强钢筋混凝土柱抗震性能的影响,建立HRB600E高强钢筋混凝土柱恢复力模型.研究结果表明：配置HRB600E高强钢筋混凝土柱的滞回性能、变形能力与耗能能力良好;轴压比增大,试件延性降低,承载力与耗能能力提升;减小箍筋间距,试件变形能力与耗能能力增强;增大纵筋配筋率,试件承载力提升,耗能能力与延性降低;建立的HRB600E高强钢筋混凝土柱三线型恢复力模型与试验结果吻合较好,为工程结构弹塑性分析提供参考.     

HPF加固RC足尺梁二次受力抗弯试验研究

对4根高性能复合砂浆钢筋网加固的钢筋混凝土足尺梁进行了正截面抗弯二次受力试验研究,通过与另4根同配置未加固钢筋混凝土梁的试验结果对比,研究了原截面纵向配筋率对加固梁抗弯承载力和截面刚度的影响．试验采用三面U型加固形式,量测试验梁裂缝分布形态、荷载-挠度曲线、钢筋应变发展规律等．试验表明复合砂浆钢筋网薄层加固是一种有效的加固方法,能够显著地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、截面刚度以及抗裂性能．     

钢纤维水泥砂浆加固钢筋混凝土足尺梁抗弯性能

为了使钢纤维水泥砂浆这种新的加固材料能早日在土木工程领域得到应用,对采用此材料加固的梁的抗弯性能进行了试验研究.试验包括1根对比梁和6根用钢纤维水泥砂浆钢筋网加固的试验梁,试验梁采用三面U形加固形式,量测主要项目为试验梁裂缝分布形态,荷载-挠度曲线,钢筋、混凝土及加固砂浆的应变发展规律等.通过改变加固梁的加固配筋率和受力形态,研究了这种加固技术对钢筋混凝土梁的承载力、破坏形态、截面刚度及裂缝分布等的影响.试验结果表明:采用钢纤维水泥砂浆对足尺钢筋混凝土梁进行抗弯加固,能较大幅度地提高钢筋混凝土梁正截面承载力和刚度;钢纤维水泥砂浆中的钢纤维能有效地抑制裂缝的产生,使试件具有良好的抗裂性能.     

HPFL二次受力加固RC偏压柱试验研究

文章介绍了所研发的工作性能良好的柱二次受力加固试验装置FBSH,并对4根近似足尺偏压柱进行了试验测试,这些柱采用高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)进行了二次受力加固;将试验结果与同参数的未加固柱和一次受力加固柱进行了比较和分析,研究了一次受力应力水平指标β对二次受力加固柱的承载力、延性、刚度以及开裂模式的影响规律,并分析了试验中的徐变现象。     

钢套管再生混凝土加固钢筋混凝土柱偏压性能

为达到绿色建筑的目的,提出采用钢套管再生混凝土加固钢筋混凝土柱的思路,并完成1个未加固柱、3个加固柱的轴压试验以及8个加固柱的偏压试验.结果表明:采用钢套管再生混凝土加固后,试件偏压承载力及变形性能均有显著提高,各试件平均相对承载力提高倍数达1.12倍;再生粗骨料取代率对加固试件偏压承载力的影响不明显,而偏心较大时钢管中部截面应变随取代率的提高呈微弱增长;原柱初始应力的存在使得加固试件承载力峰值提前出现,且对其变形产生不利影响;偏心程度对加固试件的影响和普通钢管混凝土类似,随偏心距的增大,试件的承载力降低而钢管受压侧应变增大,且这种规律有随粗骨料取代率增加而增强的趋势.最后,通过对比国内外不同规范和学者提出的公式,采用EC4规范计算所得结果与钢套管再生混凝土加固柱偏压承载力试验结果吻合较好.     

基于ABAQUS的钢筋混凝土单侧加固柱受力性能模拟分析

为研究旧钢筋混凝土柱单侧加固后的受力性能，文章采用ABAQUS有限元软件，针对其不同加固截面尺寸、不同侧向力方向、不同初始轴压比等情形，进行单调水平荷载作用下的模拟分析，并与未加固旧柱对比。研究结果表明：加固后钢筋混凝土柱在2个主轴方向侧向承载力显著提高，且随加固截面尺寸的增大而提高，但延性变化不显著；轴压比越大，柱在2个主轴方向的侧向承载力提高越显著，但后期延性下降更明显。     

带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压工作机理

为研究带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压的工作机理,采用考虑材料泊松比变化、钢管和核心混凝土界面作用及钢管残余应力的有限元模型,利用有限元软件ABAQUS对其偏压受力全过程进行分析.从横向变形、荷载-竖向位移曲线、核心混凝土纵向应力分布、钢管与核心混凝土的相互作用、约束拉杆的影响等方面讨论了带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压工作机理.结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好;设置约束拉杆可减小构件的横向挠曲变形,改变截面的变形模态,增强钢管对核心混凝土的约束效应,提高短柱的偏压承载力和延性;约束拉杆间距越小,短柱的延性越好,偏压承载力越大;泊松比对短柱偏压承载力具有一定影响,残余应力则对其几乎无影响.     

钢板笼混凝土组合柱的偏压性能试验

通过对9根钢板笼混凝土组合柱和1根钢筋混凝土柱的偏压试验,研究钢板笼混凝土组合柱偏压的基本力学性能,并分析不同参数对钢板笼混凝土组合柱偏压力学性能的影响.结果表明:钢板笼混凝土组合柱的偏压破坏特征与钢筋混凝土柱基本相同,试件中部符合平截面假定,横向曲线近似正弦半波曲线;钢板笼混凝土组合柱与钢筋混凝土柱相比,耗能可提高110%,延性可提高48%;偏心距是影响钢板笼混凝土组合柱偏压承载力的主要因素,长细比在4~10范围内对承载力影响不大;随着含钢率增大,试件的承载力增大,但提高的幅度逐渐减小.     

钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土柱的正截面承载力研究

对高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土柱进行大偏压和小偏压的试验研究与理论分析.考虑不同的混凝土强度等级、偏心距和钢绞线含量等设计参数,对比分析了各种因素影响下18根钢筋混凝土柱的破坏形态、承载力和变形性能等.在此基础上,归纳提出高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土柱的承载力计算公式,计算值与实验值吻合良好.     

碳纤维布加固破损木柱偏心荷载作用下的性能试验

通过对9根粘贴碳纤维布(CFRP)的偏压木柱和对比柱在单调荷载作用下的试验研究,对比分析CFRP加固前后偏压木柱的承载力、延性和破坏特征.试验结果表明,横向粘贴CFRP能够较大幅度地提高破损木柱的承载力,而对完整木柱的承载力提高有限;纵横向粘贴CFRP能极大地提高破损木柱和完整木柱的承载力;横向粘贴CFRP能较大幅度地提高破损木柱和完整木柱的延性.     

纤维织物-高延性混凝土加固钢筋混凝土板抗弯性能试验研究

为研究纤维织物-高延性混凝土（TR-HDC）加固钢筋混凝土板的抗弯性能,本文对1块对比板、1块高延性混凝土（HDC）加固板、1块纤维织物增强水泥砂浆（TRM）加固板及3块TR-HDC加固板进行四点抗弯试验,研究加固层基体是否添加PVA纤维以及纤维织物层数对钢筋混凝土板破坏形态、荷载-挠度曲线、抗弯承载力、延性以及应变的影响.结果表明：采用TR-HDC加固的钢筋混凝土板,裂缝宽度和间距明显减小,裂缝表现出细而密的特点;TR-HDC可以显著提高板的抗弯承载力,开裂、屈服和峰值荷载的最大提升幅度分别为104%、89%和127%;TR-HDC加固层中纤维织物的断裂造成了板延性的降低,因此,实际加固工程中应尽可能避免纤维织物拉断.基于平截面假定,给出了TR-HDC加固钢筋混凝土板的抗弯承载力和挠度计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为实际应用提供理论依据.     

后置钢管式钢筋混凝土中长柱偏压性能试验分析

文章为探究后置钢管式钢筋混凝土(post-wrapped steel tube retrofitted reinforced concrete, PSTRRC)中长柱的偏压性能,进行了13个PSTRRC试件的偏压试验,研究了偏心率、灌浆料截面面积置换比及长细比等参数对PSTRRC中长柱轴压承载力、延性及强度提高系数等偏压性能指标的影响,并揭示了偏压荷载作用下的钢管表面纵向应变和环向应变的发展规律,最后通过分析跨中截面的钢管表面纵向应变沿截面高度分布规律验证了平截面假定。研究表明:偏压荷载作用下,PSTRRC中长柱试件在0.25倍、0.50倍、0.90倍柱高位置处会发生破坏;随着偏心率增大,PSTRRC中长柱的偏压极限承载力逐渐降低,而延性和强度提高系数逐渐增大;随着灌浆料截面面积置换比增大,PSTRRC中长柱的偏压极限承载力和强度提高系数逐渐增大,而延性逐渐降低;随着长细比增大,PSTRRC中长柱偏压极限承载力、延性及强度提高系数逐渐降低。研究结果可为实际工程中钢筋混凝土结构的加固工程提供参考。