CFRP加固土木工程结构的现状及分析

碳纤维增强复合材料（CFRP）目前已广泛应用于土木工程的各个领域,特别是在加固方面已经显示出了良好的效果。本文结合国内外CFRP在土木工程领域的一些研究和应用现状进行分析研究,提出几点思考。     

CFRP加固钢梁的数值模拟分析

结构加固是土木工程中的一个重要研究领域,工程结构中的受弯钢梁由于腐蚀或疲劳损伤需要进行加固和修复。与传统的钢结构加固方法相比,粘贴CFRP加固钢结构具有很大的优势和应用前景。通过数值模拟的方法对受弯钢梁粘贴FRP加固后的性能进行了分析,并对加固效果的影响因素进行了讨论。分析结果表明,CFRP加固工字钢粱受弯构件能有效提高截面的承载力及刚度,减小构件变形。     

碳纤维材料在加固混凝土结构中的应用研究

随着碳纤维材料的技术的成熟，碳纤维材料（CFRP）已成为应用于土木工程加固修复中最广泛应用的一种高科技材料。本文简单介绍了碳纤维加固技术的发展，重点对CFRP加固混凝土结构原理及设计原则进行了探讨。     

CFRP加固钢筋混凝土曲梁的抗弯性能试验研究

对碳纤维复合材料加固桥梁后的受弯承载力进行了试验研究。采用16个钢筋混凝土曲梁和直梁试件进行三点弯曲试验模拟CFRP加固桥梁的抗弯加固,得到了荷载、挠度和跨中CFRP应变,为CFRP加固钢筋混凝土曲梁提供试验数据,为碳纤维复合材料在桥梁加固中的应用积累经验。     

CFRP加固轴心受压方钢管柱的试验研究

钢结构在设计、制造和施工过程中可能产生各种缺陷,在使用阶段因超载、锈蚀和疲劳等原因会引起损伤累积而影响结构的安全.因此,如何加固修复损伤钢结构一直是土木工程领域研究的一项重要课题.碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Rein-forced Polymer,简称为CFRP)加固技术是一种具有独特优势的加固方法,在加固钢筋混凝土结构和砌体结构中具有较为成熟的研究及应用,而对加固钢结构的研究及应用依然很少.采用有限元软件Ansys建立了“三维实体-弹簧-壳”的有限元计算模型,通过课题组对CFRP加固轴心受压方钢管柱的试验研究,验证有限元模型的有效性.     

CFRP加固受拉钢板的研究进展

传统的钢结构加固方法包括钢板焊接、螺栓连接和铆接等。这些加固方法都存在缺点,容易产生应力集中现象。CFRP具有比强度和比刚度高等特点,在加固钢结构上显示出很好的效果。以未受损钢板、受损钢板和含焊缝钢板为被加固的受拉钢板,分别从单轴静力拉伸试验和疲劳试验两方面总结了CFRP在受拉钢板加固中的应用;比较了不同学者在研究CFRP-钢板粘接界面力学性能时采用的方法及其结论。总结发现,CFRP在加固受拉钢板中效果良好,但加固措施的耐久性、CFRP布与CFRP板加固效果的差异、新型组合加固方法等一系列问题仍有待研究。     

浅谈碳纤维复合材料的运用

碳纤维(CFRP)以其良好的物理力学性能使其在土工程中得到广泛应用.本文结合国内外应用情况,对CFRP在国内土木工程中的应用加以总结,并进一步指出目前存在的问题.     

浅析CFRP在桥梁加固中的应用

碳纤维加劲塑料（CFRP）是一种高强轻质、耐腐蚀、耐疲劳的新型复合材料,随着对现代复合材料的不断研究与利用,CFRP在桥梁工程中的应用也日趋多样化。本文着重介绍CFRP材料在桥梁加固中的应用。     

预应力CFRP增强RC梁的纤维容许张拉预应力值

将预应力CFRP片材粘贴到需要补强的RC梁,可以有效地改善结构的力学性能,提高加固效率。但是,CFRP片材的张拉预应力值并不是越大越好,本文从三个方面出发考虑了预应力CFRP增强RC梁的容许张拉预应力值,避免了张拉预应力值过高产生的混凝土拉裂缝产生、混凝土与CFRP之间界面剥离和CFRP先于钢筋破坏这种不利破坏模式的发生。本文为预应力CFRP 在增强加固工程中的应用提供理论基础。     

CFRP复合材料在土木工程中的应用现状

纤维增强塑料(FRP)是土木工程应用的热点，而破纤维(CFRP)以其良好的物理力学性能被应用得最广泛、最成熟．对CFRP在土木工程中应用情况进行了分析，并进一步指出目前存在的问题．     

CFRP材料加筋粘土的试验研究

作为新型材料CFRP材料应用于加筋材料在国内尚未开始研究.测试了CFRP材料作为加筋材料的力学指标试验.将CFRP材料作为加筋材料,应用3轴试验研究加筋粘土试样的强度变化规律.试验表明CFRP材料完全可以作为加筋材料,而且在粘土中加入CFRP材料后可以明显提高粘土试样的强度.试验表明CFRP材料不适合饱和度较大的粘土.图8,表5,参10.     

碳纤维复合材料在干湿作用下的力学性能研究

由于碳纤维增强塑料(简称CFRP)具有重量轻、强度高、模量高、低膨胀系数和良好的耐疲劳性能,使得该材料在建筑结构加固中得到广泛应用.碳纤维片材自身的力学性能在加固混凝土结构效果上起着至关重要的作用.通过3组21个片材试样分别在常温、干湿50次、干湿100次作用下的试验研究,得出碳纤维增强塑料(CFRP)在室温、干湿状态下的的抗拉强度、弹性模量、破坏延伸率等力学性能指标,分析不同状态下片材性能指标产生变化的原因.试验结果表明,干湿作用对CFRP的力学性能有一定的影响,对弹性模量和破坏延伸率的影响尤为明显.     

新型加固材料徐变性能分析

碳纤维布（CFRP）与钢板以及由其组成的复合材料加固工程结构都是新型的加固方法。由于材料的徐变性能会导致结构加固效果的削弱,要使这些加固方法在工程上能得到更广泛的应用,就必须对其徐变性能进行研究,为CFRP加固钢结构和CFRP与钢板复合加固混凝土结构等提供理论依据。     

碳纤维布加固指接木梁的强度性能

通过有限元分析木梁和指接梁的典型破坏特征,对不同构件的CFRP进行加固分析,得出提高指接木梁弯曲承载能力的加固模式.考虑材料线性和非线性本构关系,以及损伤因素对碳纤维布加固指接木梁的力学影响,利用ABAQUS 软件对指接点进行有限元分析,建立简化模型,设计出精确描述模型损伤行为和性能的数值方法.结果表明,运用CFRP加强材来增强木梁力学性能的方法有效,木梁的变形性能得到明显改善.     

碳纤维布加固指接木梁的强度性能

通过有限元分析木梁和指接梁的典型破坏特征，对不同构件的CFRP进行加固分析，得出提高指接木梁弯曲承载能力的加固模式.考虑材料线性和非线性本构关系，以及损伤因素对碳纤维布加固指接木梁的力学影响，利用ABAQUS 软件对指接点进行有限元分析，建立简化模型，设计出精确描述模型损伤行为和性能的数值方法.结果表明，运用CFRP加强材来增强木梁力学性能的方法有效，木梁的变形性能得到明显改善.     

一种CFRP筋在预应力混凝土梁中的应用研究

碳纤维增强塑料筋（CFRP筋）是一种强度高、密度小、耐腐蚀性能良好的非金属材料,可以替代预应力混凝土结构中的普通预应力钢筋,有较大的发展前景．本文对一种国产CFRP筋应用于预应力混凝土梁中的相关性能进行了试验研究,研究内容包括在混凝土中的粘结性能、张拉阶段的预应力损失以及梁试件的受力性能．研究结果表明该筋及其配套锚具适用于后张无粘结预应力混凝土梁中,相应张拉阶段的预应力损失以及梁试件在加载阶段的受力情况与普通无粘结预应力混凝土粱相似,具有一定的工程应用价值．     

碳纤维板-混凝土界面黏结性能的试验研究与有限元分析

碳纤维板与混凝土的界面黏结性能是碳纤维加固混凝土结构的关键性能之一,对加固结构的力学行为和破坏形态等有着重要影响.进行了4个试件的碳纤维板-混凝土黏结双面剪切试验,研究了设置不同粘贴长度的试件的界面力学行为和破坏模式,分析了黏结长度对界面极限承载力和应力分布的影响.试验结果表明:加载点附近应力远大于端部应力,板端黏结界面剪应力沿板长方向大致呈指数衰减分布.在试验研究基础上,在ANSYS中采用正交弹簧单元组模拟界面黏结,建立了试件的有限元模型,并采用试验分析得到的局部黏结滑移曲线关系作为有限元模型中的界面弹簧单元刚度,计算发现有限元分析结果和试验结果比较吻合,从而验证了本文有限元模型的有效性.以本文试验得到的黏结滑移曲线关系为基础,通过拟合得到了基于几种经典黏结滑移本构形式的界面本构模型.试验及有限元分析表明:当拉伸应力超过碳纤维板强度的24%时,碳板已开始从混凝土表面剥离.为保证充分利用碳纤维板的强度,应采用可靠锚具对碳纤维板进行锚固.     

CFRP筋混凝土梁正截面承载力设计建议

CFRP加固混凝土结构技术具有诸多优点,目前在国内外得到广泛的运用．国外对CFRP筋混凝土梁正截面承载力公式制定了规范,而我国还没有对CFRP筋混凝土梁正截面承栽力制定专门的规范．本文在试验基础上,参考国外的有关资料,提出了CFRP筋混凝土梁正截面承载力设计建议．结果表明本文的承载力建议值与实验结果吻合较好,能较准确地计算CFRP筋混凝土梁的承载力,为工程设计提供了参考．     

CFRP在商用车白车身驾驶室中的轻量化研究

通过实验与仿真建立了CFRP复合材料的本构模型.对某商用车白车身驾驶室进行静刚度和动态力学分析,在满足驾驶室车身刚度要求的条件下,选取CFRP复合材料对驾驶室模型进行材料代替,设计了钢/CFRP混合材料结构的驾驶室模型,并以通用有限元软件nastran对其求解.仿真结果表明,轻量化后的驾驶室模型的刚度基本保持不变,一阶扭转频率提升了27.3%,同时白车身驾驶室整体质量下降37.9 kg,降幅达到11.3%,轻量化效果显著,CFRP复合材料在汽车轻量化领域具有广阔的发展前景.     

预应力CFRP加固混凝土梁的试验研究

为了揭示预应力碳纤维布加固混凝土构件的效果,分别采用普通碳纤维布和预应力碳纤维布对4根钢筋混凝土梁进行抗弯性能试验研究。试验分析了预应力碳纤维布加固混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、抗弯刚度等性能指标,并分别比较了预应力碳纤维布与普通碳纤维布、不同预应力水平碳纤维布的破坏形态及加固效果。试验结果表明,采用预应力碳纤维布加固混凝土梁可以充分发挥碳纤维布的高强性能,预应力碳纤维布加固的混凝土梁要比普通碳纤维布加固混凝土梁的承载力、刚度等性能指标都有明显提高,而且预应力水平越大,提高的效果越明显。