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。     

外贴碳纤维粘贴界面应力集中研究

碳纤维片材与混凝土基层间的有效粘结是确保碳纤维加固混凝土结构成功的关键,也是确定碳纤维片材粘贴搭接长度的依据。外贴碳纤维加固混凝土抗弯和抗剪时,粘结界面由于材料介质的突然变化及边界条件不同,在界面会产生较高的剪切和法向应力集中,如果集中效应超过粘结强度时,会产生脱胶导致界面剥离破坏,使碳纤维修复混凝土梁目的失败.,故从解析和数值两角度来研究这种纤维粘结的应力集中效应。     

碳纤维加固钢筋混凝土受扭梁的试验研究

介绍了碳纤维加固钢筋混凝土纯扭梁的试验过程和结果,试验研究的主要参数为碳纤维加固和加固方式,试验结果表明,碳纤维加固后梁的极限承载力得到了较大的提高,但当梁为少筋梁或混凝土强度较低时,最终破坏由梁本身引起,碳纤维强度不能充分发挥,因此增加加固碳纤维量对梁的承载力的提高作用不大;碳纤维加固抗扭梁时,碳纤维间隔粘贴比满贴效率更高;此外,碳纤维与混凝土的粘结强度也是影响加固效果的主要因素之一。     

粘贴碳纤维片材加固钢筋混凝土梁正截面承载力试验研究

对 1 5根钢筋混凝土适筋梁粘贴碳纤维片材加固后的抗弯性能进行了试验研究 ,在试验的基础上对加固后试件胶层 -混凝土界面粘结失效导致的破坏形式进行了分析 ,提出应当对加固材料的极限应变进行限制 ,在加固中宜采用中等强度的粘贴材料     

外贴碳纤维增强材料加固混凝土梁的抗弯设计方法

根据目前碳纤维增强材料(CFRP)加固混凝土梁的理论和实验研究结果,重点研究碳纤维制成织物片材粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固的技术特点,分析二次受力对加固结构的弯矩承载力的影响;同时对外贴碳纤维加固混凝土梁的抗弯提供一种简单、实用的设计方法,供工程设计人员参考,对碳纤维布加固混凝土梁中出现剥离破坏也进行了分析,提供了最大剥离正应力的计算公式。     

碳纤维加固锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳抗弯性能

设计了2根未锈蚀和6根中度锈蚀程度的钢筋混凝土梁,其中4根锈蚀梁贴碳纤维布进行不同形式的加固,对碳纤维加固锈蚀混凝土梁的疲劳性能进行了研究。试验结果表明:碳纤维加固梁具有良好的疲劳抗弯性能,疲劳加载后发现加固梁不可恢复的残余变形相对较小,说明碳纤维加固可以提高锈蚀梁的恢复力,并且随着碳纤维布加固量的增加,梁的疲劳抗弯性能都有所提升。碳纤维U形箍对疲劳性能也有较大影响。     

碳纤维对混凝土梁抗剪加固的实验及理论研究

通过8根碳纤维布加固混凝土梁的抗剪实验,主要研究碳纤维布对混凝土梁抗剪的影响和作用.考察了碳纤维布加固方式、加固量、粘贴层数、剪跨比以及混凝土强度对加固效果的影响.最后提出碳纤维布加固混凝土梁抗剪承载力的理论计算公式.     

外贴纤维加固梁抗剪承载力计算方法分析

在综合分析国际上关于外贴纤维加固混凝土梁斜截面抗剪承载力计算方法现状的基础上，分析了斜截面外贴材料应变（应力）分布特征，外贴材料与混凝土的最大粘结传力长度和产生梁侧剥离破坏时的最大纤维应变的影响因素，采用与在钢筋混凝土梁中钢筋对抗剪承载力贡献计算模式相似的表达方法，建立了外贴脆性材料对斜截面抗剪承载力贡献的计算模式，在该模式中，分别对外贴封闭纤维箍加固件产生纤维拉断破坏和梁侧纤维剥离破坏时相应承载力进行了分析。     

碳纤维布在熊耳河桥的应用

为了研究碳纤维布侧向粘贴的加固效果,浇注了7根混凝土梁,其中4根侧向粘贴碳纤维布,2根底面粘贴碳纤维布,1根作为对比梁.试验研究表明侧向粘贴碳纤维布加固效果良好.根据试验研究结果,对郑州市熊耳河桥进行了加固,静载试验表明加固效果良好.     

碳纤维布加固混凝土梁裂缝及界面性能模拟

为深入了解碳纤维布加固钢筋混凝土梁的裂缝及界面性能,对外粘碳纤维布的钢筋混凝土梁受弯下的非线性全过程进行有限元模拟,其中混凝土采用多线性等向强化模型模拟,碳纤维布假定为线弹性,界面采用陆新征简化模型模拟.着重分析碳纤维布加固前后梁的裂缝分布及破坏形态、加固梁在不同载荷下碳纤维布的受力情况、碳纤维布与混凝土界面的粘结滑移机理.结果表明:通过以上分析,模型能较好地反映梁的受力全过程,与试验结果一致.     

火灾下碳纤维布加固钢筋混凝土梁非线性分析

在合理选取混凝土、钢筋及碳纤维布力学性能参数的基础上,建立了带防火保护的碳纤维布加固混凝土梁高温下数值计算模型,应用ANSYS软件编制了碳纤维布加固钢筋混凝土梁火灾下非线性有限元分析程序NFACCB,实现了加固梁火灾下的热力学耦合分析.分析结果表明:采用合理的防火保护,加固梁可以获得较好的耐火性能;防火材料厚度a和火灾载荷比k对加固梁耐火性能有显著影响;纵筋配筋率n、碳纤维布加固量m、防火材料导热系数以及截面尺寸也对火灾下的加固梁挠度产生影响;而加固梁挠度随防火材料的比热和容重的变化不明显.     

纤维布加固无粘结预应力梁抗弯试验研究

通过试验对纤维布加固无粘结预应力梁的破坏形态、受力性能、截面应变分布以及挠度变化等进行了研究,主要讨论了加固梁在不同纤维布加固层数、不同加固前预损伤作用和不同加固纤维材料下的性能．试验结果表明：通过粘贴芳纶纤维布、碳纤维布材料都可以有效地提高无粘结预应力梁的受弯极限承载力;当采用多层纤维布加固时,加固梁的受弯极限承载力提高幅度与粘贴纤维布层数的增加呈单调递减的规律;加固前,施加20％、40％对比梁极限承载力预损伤对加固性能影响不大;同层数纤维布加固,芳纶纤维布与碳纤维布加固梁的受力效果相似,受弯极限承载力相近,裂缝开展和刚度变化存在差异．在试验研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS进行了模拟计算研究,模拟结果表明,ABAQUS可以真实反映纤维布加固无粘结预应力梁的整个受力过程,模拟值与试验值吻合较好．最后根据试验以及数学模拟中反映出的规律,建立了纤维布加固无粘结预应力梁极限抗弯承载力的实用理论公式,理论计算结果与试验结果符合较好．     

多点锚固体外无粘结CFRP预应力加固RC梁的抗弯性能

在梁侧或梁底用波形齿横向张拉CFRP片材并锚固的体外预应力加固混凝土结构技术,对3根完全相同的7m跨T形截面梁进行加固:其中2根梁侧面加固;1根梁底部加固。试验表明:多点锚固体外无粘结CFRP预应力可以依据构件的弯矩来调整各段的加固量从而更有效的利用CFRP材料的高强性能;梁底与梁侧加固对提高构件的抗弯刚度差别不大;波形齿能彻底解决预应力CFRP片材的锚固问题。以该3根加固梁的试验结果为基础,提出了梁体极限状态下塑性绞区长度的体外无粘结预应力碳纤维加固受弯构件的抗弯承载力公式,以及考虑二次效应的有效惯性矩法的挠曲变形的计算公式,通过与试验值的对比分析可知,所提出的方法可供设计参考使用。     

箱形混凝土梁粘贴碳纤维布的受弯承载力

为研究箱形混凝土梁粘贴碳纤维布后的受弯性能及承载力,对8根不同混凝土强度、配筋率、碳纤维布加固量、U形箍间距的混凝土梁进行试验.研究结果表明:粘贴碳纤维布能够有效改善梁受弯性能,提高梁的屈服荷载和极限荷载,能够充分发挥其高强特性,得到了很好的加固效果;由于粘贴碳纤维布属于被动加固,且材料很薄,在加载初期发挥的作用很小,故对梁的开裂荷载影响较小;该加固方法对屈服前梁的刚度影响很小,屈服后梁的刚度有一定的提高;标准梁受压区高度x≤2a's时,由于混凝土不参加计算,故无需考虑箱形梁的特殊截面,设计时可采用《混凝土结构设计规范》中矩形截面梁的计算公式,计算精度较高;碳纤维布加固梁在受压区高度x≤2a's时,参照《公路桥梁加固设计规范》中计算公式,但计算精度不高,通过对折减系数的修正,能够使计算结果更加精确.     

碳纤维布加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

正确评估FRP(Fiber Reinforced Polymer)加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响是确定FRP加固效果的重要问题之一.本文采用外加电流加速腐蚀法对96个预埋钢筋的试件进行腐蚀,腐蚀完成后横向包裹2层单向碳纤维布;通过拉拔试验研究了碳纤维布加固、钢筋种类、保护层厚度及腐蚀率对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响规律,探讨了拉拔破坏机理.研究表明:(1)碳纤维布约束使螺纹钢筋试件破坏模式由混凝土劈裂破坏转变为钢筋拔出破坏;(2)钢筋种类、保护层厚度是影响钢筋峰值粘结强度的主要因素,螺纹钢筋试件的峰值粘结强度约为光圆钢筋的2倍;(3)当实际腐蚀率小于5%时,碳纤维布约束对提高钢筋峰值粘结强度作用较小,腐蚀试件峰值粘结强度与未腐蚀试件峰值粘结强度之比(简称比峰值粘结强度)提高约5%—7%,但碳纤维布约束使拉拔全曲线下降段变得平缓,粘结应力维持在较高的水平;(4)当实际腐蚀率大于5%时,腐蚀试件的峰值粘结强度随着腐蚀率增大逐步降低.     

碳纤维加固预应力混凝土连续梁力学性能分析

外贴碳纤维布加固法是近几年应用于公路桥梁加固的一种新兴方法,为研究不同方式粘贴碳纤维对预应力混凝土连续梁桥受力性能及剪力滞效应的影响.本论述以在役某公路预应力混凝土连续箱梁桥为研究背景,利用通用有限元程序ANSYS建立实体有限元模型,分析了两种不同加固方式情况下,梁体分别承受预应力、自重、车辆荷载及以上三种工况组合作用下控制截面的剪力滞效应变化规律.通过分析得出结论:采用底板满铺碳纤维和底板纵向间隔粘贴碳纤维两种方式,均对剪力滞效应有影响,而底板满铺对剪力滞系数影响较显著,该结论为以后设计类似工程提供了理论依据.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度的计算方法

为研究碳纤维布对CFRP加固梁刚度的影响，首先从理论上对碳纤维布加固后的混凝土梁的刚度进行了分析，推导出加固后的挠度计算公式，然后通过试验对该公式进行检验。通过13根不同加固形式的CFRP加固梁的试验结果表明，该公共具有一定的精确度，研究结果对今后碳纤维布在混凝土结构加固中应用的研究与设计有指导意义。     

无腹筋混凝土梁的碳纤维抗剪加固试验研究

对一系列无腹筋碳纤维加固梁进行了试验研究 ,分析了影响碳纤维抗剪加固效果的因素 ,并比较了粘贴方式的不同对无腹筋梁的加固效果 .根据试验结果 ,得出无腹筋梁碳纤维加固的脆性特征比较明显 ,对于矩形梁 ,斜贴与U型贴对于极限承载力的提高基本相同 ,而斜贴碳纤维布更能有效约束加固梁的变形     

CFRP加固不同损伤度钢筋砼梁的抗弯试验

通过8根碳纤维(CFRP)布加固补强钢筋混凝土梁的试验,研究了在不同损伤度情况下,不同碳纤维布用量对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响与作用,结果表明：碳纤维布加固可以显著提高所有梁的抗弯承载力,同时对于增强梁的抗弯刚度也有良好作用,只是加固前梁的损伤越大,相应梁的承载力则提高得越小,而且对于损伤较大的梁,在二次加载初期,碳纤维布加固后并不能有效地抑制初始裂缝的开展,增加碳纤维布的用量,可以进一步提高梁的抗弯承载力,同时也改变了梁的破坏形式,由碳纤维布的拉断破坏变成拉脱破坏。     

湿热环境下碳纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁的耐久性能试验

为了研究湿热环境对于碳纤维增强复合材料(CFRP)加固混凝土梁的耐久性能的影响,制作了6根混凝土梁构件从而开展了不同时长湿热环境处理CFRP加固混凝土梁的静载试验研究,重点关注不同组构件在加载过程中的破坏形态,并结合承载力、挠度及应变等数据全面分析其力学性能及耐久性能,为湿热环境下CFRP加固结构的设计及应用提供参考。结果表明：采用CFRP布加固措施的混凝土梁具有优异的带裂缝工作能力,其承载能力得到大幅度提升;不同时长的湿热环境处理会使得CFRP加固构件的强化效果减弱,即构件的承载能力会逐渐降低,同时其破坏形态也由弯剪破坏逐渐转变为弯曲破坏。在弯剪破坏形态下加固构件的承载性能相对优异但其延性低下,而经过湿热处理后产生弯曲破坏形态的构件有着相对较好的变形能力及延性。此外还通过应变数据验证了湿热环境造成CFRP加固结构产生性能劣化的原因在于湿热环境会使得CFRP布的粘结性能变差,CFRP布会更早因为局部剥离而退出工作、难以发挥出自身的材料性能,所以其对于混凝土梁承载性能的强化效果会减弱,而这种劣化会随着湿热处理时间的延长而进一步加剧。