斜腹杆体外预应力对RC嵌固梁加固性能的影响

用理论分析、模拟分析和试验验证的方法,研究斜腹杆体外预应力对钢筋混凝土嵌固梁的加固性能.按照变形协调原理建立嵌固梁荷载挠度方程,得到对应预应力索-梁组合单元的力学模型.利用ABAQUS有限元模拟的方法研究不同设计参数对嵌固梁加固效果的影响次序.结果表明,索垂度显著、索初始预应力居中、索截面面积次之;斜腹杆体外预应力简支加固方法能提高试件的刚度、抑制试件塑性发展速度、改善试件的承载能力和延性,试件开裂荷载、屈服荷载、极限荷载明显提高,加固效果显著.选择3组各2个试件进行静力试验验证.在弹性阶段,理论计算和软件模拟所得荷载-挠度曲线与试验结果吻合;进入塑性阶段后,试件的理论值远大于试验值和模拟值;而试验值与模拟值始终吻合,模拟分析结果可信.     

斜腹杆体外预应力结构杆索的耦合分析

应用有限元理论,以斜腹杆体外预应力结构为对象,考虑杆与索的耦合作用,通过两结点直线只拉索单元模型的建立,得到求解索结点位移的斜腹杆体外预应力结构的刚度矩阵及腹杆伸缩列阵.首先从几何关系入手,分别求解由索结点位移列阵求索应变列阵与腹杆伸缩子列阵的转换矩阵;又用物理关系,分析由索应变列阵求索应力列阵的转换矩阵;再用变形体的虚功原理,求出由索结点位移列阵求索结点荷载列阵的转换矩阵;最后用腹杆的平衡条件,推导斜腹杆体外预应力结构的刚度矩阵及腹杆伸缩列阵.研究表明,斜腹杆体外预应力结构刚度矩阵的影响因素较为复杂,不仅与索单元的杨氏模量、长度、横截面面积等参量有关,也与腹杆的方向和长度有关.斜腹杆体外预应力结构杆索耦合的分析结果,为斜腹杆体外预应力加固设计提供了理论参考.     

内嵌CFRP板条加固损伤预应力混凝土梁抗弯性能

为研究超载状态下内嵌CFRP板条加固损伤预应力钢筋混凝土梁的抗弯性能,对6根预应力钢筋混凝土梁进行了抗弯试验.研究了损伤加固梁的破坏形态、加固梁的承载能力和刚度,探讨了超载重复次数、超载幅值和负载加固对梁抗弯性能的影响.试验结果表明:与未加固梁相比,加固后梁的承载能力和抗弯刚度显著提高,极限承载力提高幅度在7%~15%之间;超载重复次数、超载幅值和负载加固对加固梁的极限承载力影响较小;超载幅值和负载加固影响加固梁的刚度;建立的承载力计算公式合理,与试验结果相符.     

内嵌CFRP板条加固超载损伤钢筋混凝土梁试验研究

为研究超载情况下内嵌CFRP板条加固损伤混凝土梁的抗弯性能,进行了5根钢筋混凝土梁的抗弯试验,模拟了超载损伤状态,研究了加固梁的破坏形态、承载能力和刚度,分析了超载重复次数和超载幅值对加固梁抗弯性能的影响.试验结果表明:内嵌CFRP板条加固损伤混凝土梁可以提高梁的承载能力,提高幅度在16%~27%.超载重复次数和超载幅值影响加固梁的屈服荷载、极限荷载和刚度,屈服荷载和极限荷载随着超载重复次数和超载幅值增加而降低,刚度随超载重复次数的增加而减小.建立了承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

斜腹杆体外预应力对砼简支梁加固后结构性能规律

用有限元软件ABAQUS对1根原梁和18根索梁进行了加固前后的非线性模拟.与原梁相比,索梁在施加体外预应力阶段,均出现微量反拱;在施加使用荷载时,索-斜腹杆-梁的组合受力体系在体外预应力作用下内力重分布现象显著,改变了梁混凝土截面的应力分布规律,提高了梁的开裂荷载和极限荷载,增强了梁的变形能力,梁两端靠近支座处出现了特有的低应力区.分析结果有力地验证了斜腹杆体外预应力加固方法的有效性,为技术应用提供了参考.     

预应力CFRP与钢板加固T形梁抗弯荷载、刚度及裂缝分析

目的为获得T形梁复合加固效果及不同加固参数对承载力、刚度及裂缝的影响规律.方法对10根混凝土试件进行抗弯性能试验,对比分析荷载-挠度及荷载-裂缝条数关系.结果复合加固T形梁开裂荷载Pcr、屈服荷载Py、极限荷载Pu达到对比梁的242.1%,182.5%和196.8%.Pcr、Py随着预应力提高而增加,Pu略降低;随CFRP层数增加,Pcr、Py与Pu呈线性增长;预裂梁Py与Pu达到对比梁150%以上.预应力10%~15%时,加固2层的屈服后刚度比1层提高近1倍.复合加固裂缝最少,随层数增加,最大裂缝宽度随荷载增大而减小.结论复合加固对荷载及屈服后刚度影响明显,并有阻裂效果,可显著提高T形梁的抗弯性能.     

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。     

斜腹杆体外预应力杆-索结构刚度矩阵可逆性分析

根据线性代数理论,证明斜腹杆体外预应力杆-索结构刚度矩阵K的可逆性.把较为复杂的K的可逆性问题转换为简单矩阵的可逆性问题;对简单矩阵的行列式进行腹杆数分别为奇数和偶数两种条件下的恒等变形,得到由腹杆、索的方向角所确定的行列式.结果表明,当腹杆倾斜布置时行列式非0;当某一腹杆垂直布置时,对未定式通过洛比达法则求极限,其行列式也非0,即K的可逆性与腹杆、索的布置方向无关.杆-索结构刚度矩阵可逆性的证明为伸缩腹杆体外预应力加固技术在控制索应力的设计方面奠定了数学基础.     

体外预应力加固砖砌体开洞墙抗震性能试验

对二榀体外预应力加固开洞砖墙体(垂直加固、斜交叉加固)和一榀对比墙体进行拟静力试验,考察砖墙体裂缝开展、屈服及破坏等受力全过程,分析了其滞回特性、延性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能。结果表明:预应力墙体主要表现为剪压破坏形态;垂直预应力加固能显著提高墙体的开裂荷载,而斜交叉预应力筋加固方式可以更有效提高其极限荷载及后期抗侧刚度;初期预应力筋应力呈线性关系变化,垂直、斜交叉外侧筋最大应力增量分别为146.15和154.73 MPa。     

斜腹杆体外预应力结构杆索几何非线性耦合分析

采用增量线性化的分析方法,以斜腹杆体外预应力结构为研究对象,通过索单元模型的建立,应用几何关系、物理关系及平衡关系,求得索结点位移增量的结构切线刚度矩阵及腹杆伸缩增量列阵.研究表明,斜腹杆体外预应力结构切线刚度矩阵不仅与索单元杨氏模量、横截面面积、原长、当前的参量相关,还与腹杆当前的参量相关.用牛顿-拉斐逊(Newton-RaPhson)增量迭代法,对索结点位移编制计算程序.斜腹杆体外预应力结构杆索耦合的几何非线性分析,为梁-杆-索组合结构加固设计提供了理论依据.     

负载对CFRP及CFRP与钢板复合加固R.C梁抗弯性能的影响

对不同负载下7根外贴CFRP或CFRP与钢板复合加固钢筋混凝土梁进行抗弯试验,研究负载时CFRP或CFRP与钢板复合加固梁的抗弯性能及负载水平的影响.试验结果表明:粘贴CFRP加固梁极限承载力显著提高,但屈服荷载和屈服阶段前梁的刚度提高较小,且负载对承载力提高限值有较大的影响,负载越大,承载力提高限值越小;而粘贴CFRP与钢板复合加固梁承载力和刚度都显著提高,且破坏时具有较好的延性,复合加固梁承载力提高限值远远比单一材料加固的大,承载力限值可提高113.13%～147.23%;负载对加固梁承载力影响较小,可以忽略,但对加固梁结构的使用性能影响较大,所以,在实际加固工程中尽量要卸载.     

预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能

为了探索碳纤维复材(CFRP)绞线在混凝土结构中的应用,采用CFRP绞线作为预应力筋,开展了预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能试验研究。试验结果表明:平截面假定适用于混合配筋的混凝土梁;配置预应力CFRP绞线可以显著提高混凝土梁的抗弯承载力,相比于普通钢筋混凝土梁,混合配筋混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高了74%~146%、27%~48%和29%~50%,但混合配筋混凝土梁的延性明显降低;在混凝土压碎失效模式下,预应力水平和预应力CFRP绞线数量对延性影响并不明显;GB 50608—2020《纤维增强复合材料工程应用技术标准》中预应力纤维复材(FRP)筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式可以应用于预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯承载力计算。     

钢板与预应力碳纤维布组合加固RC梁抗弯承载力分析

为了解决钢筋混凝土梁抗弯承载力降低的问题,提出了一种将钢板锚固于钢筋混凝土梁底部,碳纤维布施加预应力后粘贴于钢板上,实现对梁进行的组合加固的新方法;推导出了组合加固梁在适筋破坏范围内的正截面承载力计算公式。并将计算结果与相关文献的试验数据进行了对比,发现:1)理论计算值与相关文献试验值较为接近,试验中梁的破坏模式与和理论预测的破坏模式基本吻合;2)相对于单一粘贴碳纤维布加固梁,组合加固梁的极限弯矩提高了37.4%~57.1%,屈服弯矩提高了60.4%~95.7%;3)相对于单一粘贴钢板加固梁,组合加固梁的极限弯矩提高了25.4%~39.7%。因此,钢板与预应力碳纤维布组合加固技术可有效提高梁的抗弯性能。     

BTRC和BRRC加固混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究玄武岩筋增强混凝土(BRRC)和玄武岩纤维网增强混凝土(BTRC)加固钢筋混凝土梁的抗弯性能,对5根配筋相同的钢筋混凝土适筋梁进行了抗弯试验,包括1根未加固梁、2根采用不同面积的BRRC加固梁和2根采用不同面积的BTRC加固梁.分析了BRRC和BTRC加固层对钢筋混凝土适筋梁开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、位移和破坏模式的影响.研究结果表明：BRRC和BTRC加固方法能有效提高试验梁的正截面抗弯承载力和刚度、控制裂缝发展;与BRRC加固梁相比,BTRC加固梁抗弯承载力略低,但裂缝分布更均匀,二次浇筑混凝土与纤维网能更好地共同受力,BTRC加固梁具有更好的延性和刚度.     

高强钢绞线网聚合物砂浆加固钢筋混凝土板抗弯试验研究

通过4块钢筋混凝土板采用高强钢绞线网聚合物砂浆加固前后的对比试验,分析不同损伤程度的钢筋混凝土板加固前后的刚度、开裂及裂缝分布、极限承载力等性能.结果表明:加固后板的开裂荷载、抗弯刚度和极限承载力都有明显提高;提出的简化计算方法能够比较准确地预测板的极限荷载和挠度,可用于钢筋混凝土板的加固设计.     

预应力CFRP布加固混凝土梁的抗弯承载力计算

根据预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的不同受力阶段,给出了各阶段预应力碳纤维布应变和应力的计算方法;根据混凝土结构设计规范,提出了预应力碳纤维布加固有初始荷载的钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算公式,并给出了公式的适用条件和计算方法。     

体外预应力加固混凝土简支梁的反拱挠度分析

为了在施加预应力阶段准确地计算混凝土梁的反拱挠度,在计算过程中将混凝土梁的抗弯刚度分为有裂缝抗弯刚度和裂缝闭合抗弯刚度.试验采用6根体外预应力加固混凝土简支梁进行研究,先将混凝土梁加载至一定裂缝宽度,再进行体外预应力加固.在试验过程中发现,从张拉预应力初始阶段到张拉预应力结束,由于混凝土梁裂缝的逐渐闭合,混凝土梁的抗弯刚度是逐渐增大的.通过对混凝土梁的截面分析,将混凝土梁的抗弯刚度分为有裂缝抗弯刚度和裂缝闭合抗弯刚度,提出了体外预应力加固混凝土简支梁反拱挠度的计算方法,并用试验结果与计算公式的计算值进行了对比分析,结果表明,计算结果与试验结果吻合较好.     

复合纤维抗弯加固混凝土外伸梁试验研究

通过对T形截面外伸梁复合纤维抗弯加固的静力试验 ,分析了持荷加固和损坏加固对复合纤维抗弯加固钢筋混凝土梁强度、刚度及挠度的影响 ,探讨了外伸端支座区域复合纤维与混凝土之间粘结应力的分布规律 ,研究了不同加固方式对抗弯加固效果的作用 .试验结果表明 :复合纤维加固钢筋混凝土梁能有效提高梁的极限承载力 ;加固量较多时能提高梁的第二刚度 ;当发生剥离破坏时 ,持荷加固对梁的极限承载力影响不大 ;损坏后加固和不损坏加固极限承载力相近 ;不同加固方式对极限承载力和刚度有很大影响 ;负弯矩区复合纤维延伸长度很短     

体外预应力胶合木梁抗弯性能试验研究

为研究体外预应力胶合木梁在静载作用下的受弯性能,开展了21根胶合木梁的试验,其中包括未增强、非预应力增强和体外预应力胶合木梁;通过改变张拉控制应力的大小、转向装置撑杆高度、胶合木梁截面形式,研究木梁破坏形态与破坏机制,对比分析了不同构件的极限承载力与抗弯刚度等结构性能。结果表明:增强或预应力构件的破坏形式主要表现为受压区屈服破坏;相比未增强胶合木梁,非预应力增强胶合木梁的受弯极限承载能力和刚度分别提高了26.5%和17.6%,而预应力增强胶合木梁则分别提高了28.8%~81.8%和44.9%;此外,通过改变撑杆高度及优化木梁截面,也可显著提高木梁的结构性能。     

预应力筋应力腐蚀后预应力混凝土梁受力性能研究

为研究预应力筋应力腐蚀对预应力混凝土梁承载力和耐久性的影响,设计制作了7根用人工坑蚀模拟预应力筋受应力腐蚀的预应力混凝土梁,进行静力受力性能试验。试验结果表明:预应力筋坑蚀后的预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载低于普通预应力混凝土梁,并随坑蚀深度的增大而下降;增大预应力度可提高应力腐蚀预应力筋混凝土梁的开裂荷载;增大非预应力钢筋的配筋率可提高预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载;随着坑蚀的增大,构件抗弯刚度迅速下降;提高预应力度可减缓构件抗弯刚度的下降,而增大非预应力钢筋的配筋率对抗弯刚度的影响则较小。根据该文预应力筋坑蚀后的预应力混凝土梁极限承载力计算公式得到的理论值与实测值相吻合,可供工程实践参考。