粘钢加固及粘钢板与CFRP复合 加固损伤RC板抗弯试验研究

对7块使用近60年的RC桥面板采用粘贴钢板加固法及粘贴钢板与CFRP复合加固法加固后进行抗弯性能试验研究.试验对比研究了不同加固方式下试验板的承载力、刚度、裂缝、应变以及破坏形态等变化规律.试验结果表明:两种加固方法均能有效提高试验板的抗弯性能;粘贴2 mm、4 mm和6 mm厚钢板试件的承载力分别提高52.5％、126.0％和162.5％,复合加固试验板承载力分别提高87.0％、148.0％和158.5％;采用钢板和CFRP复合加固既有损伤受弯构件时,CFRP的加固作用能得到充分的发挥;对于粘贴钢板加固法,现行规范和规程可用于既有损伤RC板的抗弯承载力计算;运用本文提出的考虑损伤影响的粘钢加固及粘钢板与CFRP复合加固既有损伤构件抗弯承载力计算方法所得的计算值与试验值吻合较好.     

CFRP加固既有损伤RC板梁抗弯试验研究

论文主要对4块已使用57年的混凝土板梁和2块与既有板梁同尺寸、同配筋率的新浇板梁进行抗弯承载力试验研究.试验中对3块既有板梁和1块新板梁进行不同层数的CFRP加固,另外两块板梁不加固.试验结果表明:既有RC板梁承载力降低主要由钢筋与混凝土黏结力下降和混凝土微损伤所致;CFRP加固能有效提高既有板梁的抗弯承载力性能,粘贴1、2和3层时其承载力提高幅度分别为21.03%,、41.54%,和69.23%,;CFRP加固能有效抑制试验板梁裂缝的发展,改善其破坏形态.试验结果与规范计算值对比分析表明:在钢筋锈蚀率不大于1.0%,的前提下,现行规范和规程可应用于既有微损伤RC受弯构件的加固设计.     

高温下/后钢筋混凝土梁抗冲击性能:细观分析

冲击(或爆炸)和火灾往往伴随发生并威胁工程结构的使用安全,高温和高应变率对钢筋混凝土(RC)结构的耦合作用引起了研究者的广泛关注.本文结合混凝土细观非均质性,考虑钢筋和混凝土材料的应变率增强效应及高温退化效应,同时考虑钢筋与混凝土间的黏结-滑移行为,建立了RC梁抗火抗冲击性能研究的细观数值模型.与室温下落锤冲击试验结果对比,验证了细观数值模型的合理性,进而比较分析了高温下及高温后RC梁在冲击作用下的力学响应,揭示了RC梁的破坏模式与失效机制.结果表明:建立的细观数值模型能够有效描述RC梁在高温和冲击荷载联合作用下的破坏模式;相同受火时间,高温下RC梁表现出比高温后RC梁更为严重的破坏,且随受火时间的增加,差异逐渐扩大.     

火灾后混凝土连续构件的损伤与加固试验研究

为了研究受火后混凝土连续受弯构件的力学性能,进行了5个混凝土两跨连续板和7个两跨连续梁的系列试验.试验内容包括依据ISO 834标准升温曲线进行的混凝土连续构件受火试验,以及高温后受损构件和修复加固构件的静载试验.试验结果表明,高温对混凝土连续受弯构件的力学性能有明显的影响;随着受火程度的加重,混凝土构件力学性能呈下降趋势.分析试验结果可知,初始刚度降幅最为明显,正常使用承载力的降幅大于极限承载力的降幅;连续板试件的损伤大于连续梁试件.通过置换受损混凝土并采用碳纤维布加固受火后连续构件可使其承载力恢复到甚至超过受火前的状态,加固后初始刚度的提高并不明显.     

Experimental Study on Damage and Rehabilitation of Reinforced Concrete Continuous Member After Fire

为了研究受火后混凝土连续受弯构件的力学性能,进行了5个混凝土两跨连续板和7个两跨连续梁的系列试验.试验内容包括依据ISO 834标准升温曲线进行的混凝土连续构件受火试验,以及高温后受损构件和修复加固构件的静载试验.试验结果表明,高温对混凝土连续受弯构件的力学性能有明显的影响;随着受火程度的加重,混凝土构件力学性能呈下降趋势.分析试验结果可知,初始刚度降幅最为明显,正常使用承载力的降幅大于极限承载力的降幅;连续板试件的损伤大于连续梁试件.通过置换受损混凝土并采用碳纤维布加固受火后连续构件可使其承载力恢复到甚至超过受火前的状态,加固后初始刚度的提高并不明显.     

CFRP板加固箱梁桥顶板在沥青面层施工高温作用后的疲劳性能

为了研究沥青面层施工时的高温对公铁两用CFRP板加固的箱梁桥顶板疲劳性能的影响,在室内对粘贴CFRP板前后的钢筋混凝土梁进行了高温环境下的疲劳模拟对比试验.从钢筋、混凝土、CFRP应变的角度,开展了高温对粘贴CFRP板的钢筋混凝土试验梁疲劳裂缝发展、挠度增长规律、黏结胶层及界面应力影响的研究.结果表明:经过高温阶段后粘贴CFRP板的钢筋混凝土梁在疲劳强度、刚度、阻止裂缝发展、抗弯极限承载能力等方面都比未粘贴CFRP板前有所提高.极限承载能力提高了24.6%,刚度提高了23.0%,平均最大裂缝减小了15.2%.     

新型BFRP布约束RC柱轴心抗压试验研究

进行21根FRP布约束加固RC圆柱（9根BFRP布包裹、9根CFRP布包裹和3根RC圆形截面短柱）的轴心抗压试验,研究了圆柱在包裹不同的FRP布种类和层数下的破坏特征和力学性能,对横向应变、柱截面的应变和极限承载力等进行了分析.结论是：两种纤维布加固后的RC柱的承载力有明显提高,CFRP布的承载力比BFRP布的高,但差别不大;同时延性也有不同程度的提高;CFRP布的应变比BFRP布的大;包裹层数越多加固效果越好.结论：采用纤维布约束加固RC柱后力学性能有明显改善.这一结果为BFRP的进一步研究提供理论基础,并可用于指导工程实践.     

用无机胶粘贴CFRP布加固损伤 RC连续梁受弯性能试验

用无机胶粘贴一层CFRP布对2根损伤配筋混凝土连续梁进行抗弯加固.采用跨中加载的方式来测试加固后梁的抗弯性能,获得加固后梁的抗弯承载力、跨中荷载-位移曲线等试验数据.试验梁出现了纵向受拉钢筋先屈服,然后CFRP布被拉断的破坏模式.基本满足平截面假定.试验结果显示,用无机胶粘贴CFRP布加固损伤配筋混凝土构件是可行的.提出了用无机胶粘贴CFRP布加固受损配筋混凝土连续梁的抗弯承载力计算公式.     

CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯性能的仿真分析

采用试验和有限元软件ANSYS仿真分析相结合的方法,分析CFRP布加固梁的承载能力、变形特性、破坏形式和CFRP布加固混凝土结构的承载机理.研究表明:外贴CFRP布加固不仅可有效地提高RC梁的承载能力和刚度,而且可以大幅度地提高其安全储备,加固梁的承载力随着粘贴的CFRP层数的增加而增长,但加固1层是最经济,效果最好的.     

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。     

集中荷载下井字形CFRP与钢板条带复合加固RC双向板试验研究

通过集中荷载作用下9块未加固及加固的RC双向板的试验,研究了碳纤维(C FRP)条带、钢板条带以及两者复合加固后双向板的破坏特征和受力性能.分析了不同加固方法、CFRP用量以及加固条带间距对加固板开裂荷载、极限承载力、刚度和延性等方面的影响.试验结果表明:复合加固方法充分发挥了CFRP和钢板各自的优点,两者能很好地协调工作,显著提高板的开裂荷载、极限承载力以及变形刚度,并且使加固板保持较好的延性.在一定范围内,随着CFRP用量的增加,复合加固板的承载力增大,抗弯刚度提高,但延性有所降低;随着条带间距的增加,复合加固板的开裂荷载和延性逐渐降低,抗弯刚度无明显变化.     

CFRP加固火灾后RC梁柱节点抗震性能试验

为评估折线形粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固火灾后钢筋混凝土梁柱节点抗震性能的效果,分别进行未受火、火灾后和CFRP布加固火灾后带正交梁和楼板翼缘的钢筋混凝土梁柱中节点抗震性能的拟静力试验。火灾试验时采用ISO 834标准升温曲线、梁柱节点的受火方式为楼板下方受火,拟静力试验时柱子的轴压比为0.25。基于试验结果,考察火灾高温后CFRP布加固对混凝土梁柱节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、刚度及滞回耗能的影响。研究结果表明:梁柱节点核心区均发生了剪切破坏;未受火和受火后梁柱节点分别在3/100和4/100位移角时达到最大承载力,该位移角下节点核心区可见最大斜裂缝宽度分别达到2.0、1.9mm;未受火梁柱节点和CFRP布加固后梁柱节点核心区箍筋发生屈服,90min的火灾高温作用会显著降低梁柱节点的抗震性能,受火后梁柱节点的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载和延性系数分别降低了41.3%、18.5%、15.8%和14.8%;节点区折线形粘贴CFRP布加固对受火后混凝土梁柱节点抗震性能的提高有限,加固后梁柱节点的承载力未能恢复至未受火时情况;CFRP布加固火灾后梁柱节点开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别比火灾后未加固梁柱节点提高了16.5%、4.0%和3.4%,比未受火梁柱节点的降低了31.6%、15.2%和12.9%。火灾后钢筋混凝土梁柱节点抗震加固方案及其设计方法还有待进一步深入研究。     

两端锚固预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯性能试验研究

在自主研发的预应力CFRP板锚具的基础上,分别使用粘贴和无粘贴张拉CFRP板的加固方式对6根混凝土梁进行试验,研究施加不同大小的预应力和不同的跨度对加固梁的抗弯性能的影响,对加固梁的极限承载能力、截面应变、CFRP应变和跨中挠度等进行研究.试验结果表明:使用预应力CFRP板加固能明显提高混凝土梁的抗弯性能,提高CFRP...     

粘贴胶合竹板加固钢筋混凝土梁试验

对7根钢筋混凝土梁(RC梁)粘贴胶合竹板加固的对比试验进行研究,其中2根为对比试件,1根为弯剪区粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)布抗剪加固试件,4根为梁底粘贴5~20 mm厚胶合竹板抗弯加固和弯剪区粘贴CFRP布抗剪加固试件。研究结果表明:梁底粘贴胶合竹板加固RC梁的极限受弯承载力提高16%~118%,平均为62%;极限位移降低59%~80%,平均为69%。粘贴胶合竹板加固试件跨中截面应变仍基本符合平截面假定,弯曲刚度随粘贴胶合竹板厚度的增加而增加。粘贴胶合竹板加固混凝土梁的理论计算和有限元分析(FEA)结果均与试验值吻合较好。     

反复荷载作用下复合加固损伤混凝土柱性能的试验研究

针对柱身已开裂、柱底固定端已形成塑性铰的严重损伤的3根钢筋混凝土柱,采用沿柱高粘贴CFRP布箍和底部固定端反贴角钢的共同加固新方法,可以达到既加固钢筋混凝土柱身,又使柱底重新成为固定端的目的.然后,对已进行加固的3根柱子进行模拟地震作用的水平低周反复荷载试验,研究二者复合加固严重损伤的混凝土柱的性能.基于试验结果,分析了加固柱的延性、刚度和承载力退化规律以及加固材料（角钢和CFRP布箍）的受力性能.结果表明,CFRP布箍可以有效地约束混凝土的横向膨胀;角钢的竖向钢板在柱底部作用最大,均可以达到屈服强度,但距离底部越远的钢板的应力大幅度降低;水平钢板破坏时是压曲破坏.     

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%.     

预应力CFRP容许张拉预应力值的研究

将预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)粘贴到需要补强的钢筋混凝土(RC)梁上,可以有效地改善结构的力学性能,提高加固效率.但CFRP的张拉预应力值并不是越大越好.文中从混凝土抗拉强度、混凝土和CFRP层界面抗剪强度以及CFRP抗拉强度控制3个方面出发,探讨了预应力CFRP增强RC梁的容许张拉预应力值,并通过算例分别计算了混凝土拉裂缝产生、界面剥离以及CFRP先于钢筋破坏时的容许张拉预应力值,发现界面发生剥离时的容许张拉预应力值最低.     

碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为研究碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁的的抗弯性能,通过外加电流法获得锈蚀钢筋混凝土梁粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁整体上随着钢筋锈蚀率的提高,其承载力和抗弯刚度不断降低;锈蚀严重时,会发生脆性破坏;锈蚀混凝土梁粘贴碳纤维布加固可以明显提高其承载力和抗弯刚度;同时随着钢筋锈蚀率的提高,抗弯刚度的增加幅度也不断提高,而承载力的增幅影响不大。在试验及分析结果的基础上,引入锈蚀梁整体刚度退化系数以及考虑到碳纤维布拱作用模式的影响,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。     

粘贴钢板条加固双向板承载力的分析与计算

外粘碳纤维(CFRP)布和钢板条可有效地加固补强混凝土双向板,目前在工程上粘贴正交的CFRP条带或矩形薄钢板加固混凝土双向板方面的研究和应用已有不少;文章在试验研究的基础上对承受局部均布荷载的粘贴单向钢板条加固的钢筋混凝土双向板进行了极限承载力分析,采用屈服铰线理论对该类加固板的塑性铰线模式和极限承载力进行了分析与计算.     

不同持荷下自密实混凝土加固既有RC梁抗弯性能试验

针对自密实混凝土加固既有混凝土桥梁时结构初始损伤和持荷加固等对加固梁抗弯性能的影响,设计和制作了8片钢筋混凝土T梁,对其进行加载造成初始损伤,然后在不同持荷水平下对其进行自密实混凝土增大截面加固,并对加固梁进行抗弯性能测试,以明确持荷水平和自密实混凝土加固厚度对RC梁抗弯性能的影响,包括构件裂缝分布形态、破坏形式、挠度变形和混凝土应变发展等,最后探讨了加固梁抗弯承载力计算方法。研究结果表明:该试验采用的自密实混凝土增大截面加固方法能有效提高构件的抗弯刚度,增大抗弯承载力约1倍,并且加固梁均表现出良好的延性破坏特征;混凝土梁底加固厚度能在一定程度上提高构件抗弯承载力,但效果不明显,其提高程度小于加固截面自重的增长;低持荷水平对加固梁抗弯承载力退化影响不大,甚至略有提高,但高持荷水平会引起加固梁抗弯承载力在一定程度退化,持荷水平对加固梁抗弯刚度的影响依赖于其引起的梁表面裂缝张合情况,裂缝闭合时,一定的持荷对于加固梁的抗弯刚度具有促进作用,但高持荷加固梁表面存在开口裂缝时会引起其抗弯刚度退化;对于适筋加固梁,基于平截面假定和塑性极限方法,忽略二次受力的影响,直接按受拉钢筋屈服对加固梁抗弯承载力计算具有较高的精度。