玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁端部锚固试验研究

进行了6根玻璃纤维布(GFRP)加固的钢筋混凝土梁梁端锚固试验和3根对比梁的试验研究．试验中变化的参数为混凝土强度等级、配筋率、加固量、剪跨比．针对不同的加固层数采用了端部U型箍、剪跨区内U型箍、剪跨区内U型全包3种梁端锚固形式．分析了梁端锚固形式对玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁破坏形态及极限荷载的影响．试验结果表明,经玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力提高较多,加固效果明显,梁端有无锚固条对加固梁的极限荷载及破坏形态有显著影响．对于剪跨比小的加固梁,梁端锚固条不仅可以防止发生剥离破坏,而且还改善了梁的延性．     

U型锚固对BFRP加固混凝土梁作用效果研究

目的研究端部U型锚固和沿全梁U型锚固对玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁的作用效果.方法以两种U型锚固方式的BFRP加固钢筋混凝土试验梁为研究对象,采用扩展有限元模拟混凝土裂缝扩展,利用界面粘结单元计算BFRP与混凝土之间的界面应力,分析两种U型锚固形式下BFRP加固混凝土梁的裂缝扩展、界面应力、BFRP应力以及加固梁的失效机理.结果端部U型锚固下BFRP加固梁的极限承载力高于全梁U型锚固的加固梁,随着荷载的增加,裂缝位置的局部高应力向两侧移动,界面应力和BFRP布的拉应力沿全梁分布更均匀,加固梁易产生界面剥离破坏;而全梁锚固的加固梁U型箍间裂缝位置处的BFRP局部应力增加迅速,易发生局部BFRP布拉断破坏.结论当BFRP加固混凝土梁只产生剪切裂缝时,全梁U型锚固的加固效果好于端部U型锚固方式,全梁U型锚固下BFRP加固混凝土梁的承载力更高、变形更小.     

不同种类FRP加固混凝土梁加固效果试验研究

选取6根不同种类的纤维布(FRP)加固的钢筋混凝土试验梁进行研究,分析对比了用玄武岩纤维布(BFRP)、碳纤维布(CFRP)和玻璃纤维布(GFRP)加固的钢筋混凝土梁的不同加固效果,讨论了初始预损伤及不同U形箍筋的布置方式对纤维布加固效果的影响;通过试验梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度及纤维布应变等参数,对粘贴纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能及破坏特征进行了分析.对比研究结果表明碳纤维布加固梁的承载力和延性提高最大,玄武岩纤维布用于加固的性价比最优,初始预损伤对加固效果影响不大,而沿全梁横向布置U形锚固形式并不能有效发挥纤维布的抗拉性能.     

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     

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。     

粘贴角钢加固T型混凝土梁受弯性能试验

目的为研究粘贴角钢加固T型混凝土梁的受弯性能及影响因素.方法设计了8根T型混凝土梁,考虑角钢加固量、混凝土等级、配筋率、U型箍间距4个因素,进行T型混凝土梁受弯性能试验.结果增大角钢加固量,极限承载力提高幅值最大.增大配筋率,极限承载力提高幅值最小;过大的角钢加固量及U型箍间距会使加固件延性降低;U型箍间距较小的试件,钢筋应变发展缓慢,但角钢加固量对钢筋应变影响很小;角钢加固量较大的试件,角钢应变发展较为缓慢,而U型箍间距对角钢的应变影响甚微.结论采用粘贴角钢的方法能够很好地改善T型混凝土梁的受弯性能,且裂缝和应变的发展均有所延缓,在工程实践中可以采用该方法对T型混凝土梁进行加固.     

碳纤维布对具有初应力的钢筋混凝土梁抗剪加固试验

以五片T梁模型破坏试验为基础,研究了碳纤维布粘贴层数、方式和二次受力对钢筋混凝土T梁抗剪极限承载力的影响。试验结果表明,粘贴碳纤维布显著减小了钢筋混凝土T梁的裂缝数量和宽度,抑制了裂缝的开展,对提高普通钢筋混凝土构件耐久性有重要作用;采用适当的锚固措施可以有效防止构件发生早期破坏,提高构件的极限抗剪能力;对于有锚固的粘贴方式,有预加载的T梁抗剪极限承载力明显高于无预加载的T梁;在无锚固的情况下,用碳纤维布作抗剪加固后的T梁破坏较突然,有可能使梁的加固效果出现负效应。     

CFRP加固高强钢筋混凝土梁抗剪承载力计算

为深入探讨高强混凝土结构用碳纤维布(简称CFRP)增强系列问题,对基于碳纤维布拉断的高强钢筋混凝土加固梁进行了抗剪性能试验研究,考虑了加固量、加固形式、剪跨比、预损伤程度、配箍率等参数的影响.试验结果表明,经碳纤维布加固的高强混凝土梁抗剪承载力提高较多,加固效果明显;预损伤对加固梁的抗剪承载力影响不大;剪跨比、加固量综合起来影响着碳纤维布的受力程度,从而影响到碳纤维布的有效应变,最终决定了试验梁的抗剪承载力.基于有效应变模型,提出了与试验结果相吻合的碳纤维布抗剪承载力计算方法,并结合我国碳纤维布加固混凝土结构规程,提出了高强钢筋混凝土梁用碳纤维布进行抗剪加固的设计方法.     

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.     

碳纤维加固受损混凝土框架节点的试验研究

采用低周反复加载试验方法对采用碳纤维加固的受损混凝土框架节点进行试验研究,详细介绍了未加固、直接采用碳纤维加固和受损后采用碳纤维布加固情况下强柱弱梁和强梁弱柱型框架节点的破坏过程.结果表明:节点受损前采用碳纤维布加固的效果比节点受损后再加固的效果好;节点受损后经碳纤维加固,其抗剪承载能力和抗变形能力均有所提高,但对抗变形能力的提高更显著;碳纤维加固使得强梁弱柱型节点的破坏模式从脆性破坏转变为延性破坏;碳纤维布对框架节点进行加固可有效改善节点的捏缩现象,提高其耗能能力;框架节点试件受损加固后随着轴压比增大,节点的耗能能力提高的程度却在不断降低.     

碳纤维加固一次受力钢筋混凝土梁试验研究

通过4根完好的钢筋混凝土矩形截面简支梁的抗剪试验,对用CFRP补强一次受力钢筋混凝土梁斜截面强度的力学性能进行了试验研究,证明用CFRP补强钢筋混凝土梁斜截面强度效果良好.     

碳纤维加固二次受力梁斜截面抗剪的试验研究

通过5根损伤的钢筋混凝土矩形简支梁的抗剪试验,对用CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastics）补强二次受力钢筋混凝土梁斜截面强度的力学性能进行了试验研究。研究表明,用CFRP补强钢筋混凝土梁斜截面强度效果良好。     

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．     

碳纤维布加固具有初应力的钢筋混凝土梁抗剪极限承载力

以5片T梁模型破坏试验为基础,研究了碳纤维布粘贴层数、方式和不卸载加固对钢筋混凝土T梁抗剪极限承载力的影响。采用混凝土块单元、接触分析及单元"死活"等分析方法,应用非线性有限元对试验梁进行了全过程分析,给出了一种碳纤维布加固钢筋混凝土梁的数值研究方法。基于桁架理论,引用有效粘贴长度的概念,以粘贴层所能承受的极限抗力为计算控制参数,提出了粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土T梁的极限承载力计算方法。试验与数值对比分析表明该方法合理有效,可作为桥梁加固的设计计算依据。     

CFRP布加固受弯钢梁试验研究与理论分析

为进一步研究碳纤维布（carbon fiber reinforced polymers,以下简称CFRP）加固钢结构抗弯力学性能,在现有研究的基础上,设计两根试验钢梁,对CFRP布加固钢梁与未加固钢梁进行力学性能对比分析.试验表明：碳纤维加固有效提高了钢梁的承载能力,且对屈服载荷影响更为明显;经加固后的组合钢梁,刚度提高,这是由于当超过屈服载荷时,CFRP布开始承担一部分载荷.另一方面,对加固钢梁进行受力分析,并进行承载力推导.弹性工作阶段,采用截面等效代换方法对加固钢梁进行承载力计算;弹塑性工作阶段,根据塑性铰区位置不同分别对两种受力状态下的加固钢梁进行受力分析与承载能力计算,将试验结果与理论计算对比,吻合良好.     

石墨化度对炭/炭复合材料力学性能的影响

通过三点弯曲试验,并借助SEM断口形貌分析,研究了石墨化度对炭/炭复合材料抗弯强度的影响,对其断裂机制进行了探讨．试验所用材料的基体为沥青浸渍炭+少量CVD炭,增强体炭纤维由乱短纤维和成束长纤维织成的炭布构成,长纤维沿X-Y平面分层铺开,长纤维层之间是随机分布的乱短纤维层．研究结果表明当石墨化度不同时,复合材料的断裂机制不同;在所研究的石墨化度范围28.4%～77.3%内,随着石墨化度的提高,材料的抗弯强度呈现加速下降的趋势;当石墨化度为77.3%时,材料的抗弯强度仅为石墨化度为28.4%时的60%．在石墨化度较低(如27.4%和56.8%)时,材料中的长纤维呈现以拔出机制为主,裂纹沿长纤维束层与乱短纤维层之间的界面传播;在石墨化度较高(如70.6%和77.3%)时,材料中的长纤维被横向切断,裂纹切过长纤维向前传播．这对炭/炭复合材料的研究、开发具有指导意义．     

纤维增强竹梁抗弯力学性能研究

为了提高竹梁受拉区的竹纤维受力能力,将浸渍纤维布(FRP)配置于竹梁的受拉区,利用纤维布良好的抗拉性能,增强竹梁的抗弯力学性能。为研究纤维增强竹梁的抗弯性能,对4种纤维增强竹梁与未增强竹梁进行弯曲对比试验,研究纤维类型、纤维层数等对竹梁弯曲性能的影响。研究结果表明:纤维增强竹梁的整体增强效果明显,其抗弯承载力与刚度得到有效提高。纤维增强竹梁的抗弯承载力较未增强竹梁提高30.16%～52.44%,对应正常使用极限状态挠度限值时的截面刚度提高9.73%～12.89%。由于浸渍胶流失的原因,玄武岩纤维对竹梁承载力增强效果好于碳纤维,而碳纤维的弹性模量较大,对竹梁截面刚度提高效果较好。纤维增强竹梁的截面应变发展规律证实了纤维材料在竹梁承载中的增强作用。     

玄武岩纤维与碳纤维加固连续梁抗弯试验研究

为分析玄武岩纤维布与碳纤维布加固混凝土T形截面连续梁的抗弯性能和破坏模式,对7根由两种纤维加固的T形截面连续梁和1根对比梁进行了抗弯试验.试验设计考虑了混凝土连续梁负弯矩区纤维布绕过柱粘贴的情况.试验结果表明,同等工况下,玄武岩纤维布对连续梁的抗弯承载力提高程度较小,但玄武岩纤维布加固梁具有更好的延性.建议国产玄武岩纤维布加固混凝土受弯构件的允许拉应变,对于重要构件不超过0.007,对于一般构件不超过0.01.实际工程中,对混凝土受弯构件加固后的承载力提高幅度要求不高且要求较好延性、耐腐蚀性的情况下,可采用玄武岩纤维复合材料.     

三角形截面碳纤维在复合材料中的分布规律

 三角形截面碳纤维在复合材料内部的排布结构像微波暗室一样,能够对入射的电磁波进行多次反射,从而衰减电磁波,使三角形截面碳纤维复合材料具有吸波性能,因此,研究三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律对研究其吸波机理非常重要.采用实验和模拟的方法对三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律进行了分析.首先,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了多组三角形截面碳纤维复合材料试样的截面微观形貌,分析了三角形碳纤维在复合材料中的排布角度及均匀性;其次,为进一步研究三角形截面碳纤维复合材料的吸波机理,根据蒙特卡洛原理,通过Matlab软件对三角形截面碳纤维在复合材料中的排布情况进行了模拟.实验及数值模拟结果吻合较好,均表明三角形截面碳纤维在复合材料中的排布是以各种排布角度随机排布的,而三角形碳纤维分布是比较均匀的,没有明显的密布区域和稀疏区域,该模拟方法可以用于模拟不同含量的三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律.