CFRP加固砌体墙抗泥石流冲击性能试验研究

改进了传统的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固砌体的结构方式,采用CFRP满贴半包裹加固砌体墙受冲击面,对CFRP改善砌体墙抗泥石流冲击性能进行了试验.基于三维数字散斑影像相关方法测量试验墙面位移场和节点时程位移,比较了CFRP加固前后砌体墙的破坏情况及墙面位移特点,分析了CFRP加固对砌体墙抗冲击性能的改善情况及加固前后砌体墙受冲击作用下的破坏机理.试验结果表明:传统砌体结构抵抗泥石流冲击性能较差,在砌体墙承受能量为37,343,809,1 568 J的撞击各两次后将完全破坏;而碳纤维布加固后的砌体墙可继续承受6次1 568 J的撞击才完全破坏;墙体采用CFRP加固后具有更好的整体性,其在泥石流冲击作用下的位移显著减小且分布更加均匀,抗变形和抗裂性能明显提高,抵抗泥石流冲击荷载能力显著改善.     

弹性聚合物和碳纤维布加固的砌体墙抗爆性能的数值分析

为研究砌体墙在爆炸荷载下的响应机理,建立了墙体的有效分析模型,并采用有限元分析软件LS-DYNA对砌体墙在爆炸荷载作用下的变形与破坏模式进行数值模拟。计算得到未加固和弹性聚合物加固墙体的整体变形与破坏模式、跨中位移与速度等的数值模拟结果与试验数据基本一致。给出了弹性聚合物和碳纤维布CFRP(carbon fiber rein forced plastic)材料加固效果的比较,并指出采用这2种材料加固的墙体均具有较好的抗爆性能,碳纤维布材料加固的效果要好于弹性聚合物材料。     

爆炸荷载下FRP加固双向板动力响应数值模拟

为了研究外贴FRP加固钢筋混凝土双向板的抗爆性能,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对其在爆炸荷载下的动力响应进行模拟,比较分析了不同CFRP粘贴层数、粘贴密度和不同FRP材料对其抗爆性能的影响.结果表明,相同爆炸荷载下,随着CFRP粘贴层数和粘贴密度的增加,加固板抗爆性能不断增强,但考虑经济性和延性,CFRP粘...     

近距离爆炸荷载作用下砌体墙动态响应及破坏过程的数值模拟

为了探索砌体墙在近距离爆炸荷载作用下的破坏规律及碎块抛射规律,通过AUTODYN建立数值模型,得到在近距离手提箱包炸弹爆炸荷载作用下砌体墙的荷载分布规律及碎块抛射速度规律.结果表明:12墙、24墙、加固24墙在爆炸荷载作用下破坏规律是相似的.24墙及加固24墙相对12墙碎片抛射速度有较明显的降低.加固24墙由于聚氨酯加固膜的兜裹作用,最终会明显减小碎块的出墙面位移和速度.此外砌体墙各测点抛射速度与比例距离的关系曲线与超压峰值与比例距离关系比较相似.     

嵌筋与外贴钢板加固木框架填充墙抗震性能试验研究

为了研究木框架内砖砌体填充墙的抗震加固方法,共完成了3个缩尺试件的低周往复荷载试验.基于试验研究,得到了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性和耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明:未加固试件的破坏主要由填充墙的剪切裂缝控制且伴有平面外倾斜,木框架未见损伤;对砖砌体填充墙采用嵌入水平钢筋与端部外贴钢板进行加固可以有效地提高试件的承载力与延性,且一定程度的裂缝损伤对加固后试件的名义屈服荷载、峰值荷载影响不大,但对延性与能量耗散能力影响明显.     

水平粘贴CFRP加固多孔砖砌体墙的抗震性能试验

目的研究水平粘贴CFRP加固多孔砖砌体墙的抗剪承载力及延性,探讨CFRP粘贴基层处理方式对多孔砖砌体墙抗震加固性能的影响.方法通过对3片多孔砖砌体墙试件的低周反复荷载试验,分析了采用水平方向粘贴CFRP加固的多孔砖砌体墙的破坏过程及加固效果,讨论了加固后的墙体试件的受剪承载力、受剪破坏形态以及CFRP粘贴方式对加固墙体抗震性能的影响.结果对比未加固的墙体,有砂浆基层的CFRP加固的墙体试件开裂荷载及受剪承载力分别提高了3.6%和8.2%,极限变形增大1倍;直接在砌块表面粘贴CFRP加固的墙体试件开裂荷载及受剪承载力分别提高了16.3%和27.8%,极限变形增大1.5倍.结论多孔砖砌体墙上水平方向粘贴的CFRP能延缓墙体裂缝的开展,提高墙体的抗剪承载力,增强墙体的整体性,增大墙体的极限变形,从而改善墙体抗震性能;直接将CFRP粘贴在墙体的砌块上抗震加固效果更好.     

梯度锚固预应力NSM CFRP加固 RC梁静力及疲劳性能研究

针对表层嵌贴预应力CFRP加固梁因黏结端部应力集中导致混凝土保护层易剥离破坏的问题,提出了在CFRP端部设置梯度预应力的构造措施,并通过构件试验系统研究了梯度锚固预应力CFRP加固梁的静载和疲劳性能.试验结果表明:在静力荷载作用下,梯度锚固预应力CFRP加固梁极限荷载较普通表层嵌贴预应力CFRP加固梁最大提高35.06％,破坏模式由端部保护层剥离破坏转变为保护层剥离与CFRP断裂复合破坏,梯度锚固预应力CFRP加固显著提高了RC梁的静载性能,且有明显的黏结应力峰值传递现象;疲劳荷载下梯度锚固预应力加固梁的疲劳寿命也较普通嵌贴加固梁显著提高,且疲劳破坏模式由端部保护层剥离转变为纵向受拉钢筋疲劳断裂;梯度锚固预应力构造显著增强了加固梁抵抗剥离破坏发生的能力,提高了加固梁疲劳性能.     

CFRP加固高温损伤RC板力学性能数值模拟

钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)结构在遭受火灾高温后力学性能发生损伤退化.为了探究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)加固高温损伤RC板的力学性能，基于“热学-力学”顺序单向耦合框架，开展了三维数值模拟.在模拟中，首先进行高温条件下RC板传热分析，获得其温度场变化；进而考虑钢筋和混凝土材料力学性能以及二者之间非线性粘结-滑移行为随温度的退化规律，假定外贴CRFP片材与混凝土之间的相互作用为完好粘结，建立CFRP加固高温损伤RC板三维有限元分析模型.在验证了三维数值模型合理性的基础上，分析了不同高温时间损伤RC板外贴CFRP加固后的破坏形态、承载力、挠度、刚度和内部应变等，评估了加固效果，进一步讨论了CFRP条带粘贴数量对加固效果的影响.结果表明：RC板受火后在四点加载下的破坏模式为典型弯曲破坏.随着受火时间增加，损伤更加严重，承载力和刚度等逐渐降低，钢筋和CFRP的应变增大.随着RC板高温损伤后粘贴CFRP层数增加，承载力和刚度增大，钢筋和CFRP的应变降低.此外，当板受火时间达到耐火极限90min...     

GFRP/CFRP混杂加固混凝土梁阻裂增强机理

在研究GFRP/CFRP层间混杂复合材料极限拉伸性能的基础上,对外贴GFRP/CFRP混凝土加固梁的弯曲性能进行了研究,并建立裂尖闭合力阻裂模型,分析了GFRP/CFRP混杂效应机理和GFRP/CFRP加固梁的阻裂增强机理.结果表明:外贴GFRP/CFRP能显著降低加固混凝土梁裂纹尖端的应力强度因子,加固梁具有优越的抗裂性能和承载能力,开裂荷载和极限荷载较普通梁分别提高37%和172%以上;GFRP/CFRP加固梁中,裂纹在约70%梁高处停止扩展直至裂纹出齐,与阻裂机理模型分析结论一致;与单一FRP材料拉伸呈线弹性破坏性质不同,GFRP/CFRP呈现材料分级断裂性质,具有明显的屈服台阶,其加固的梁延性破坏特征明显;不同GFRP/CFRP粘贴加固方式中,U型加固方式的阻裂增强效果最佳,加固梁开裂荷载、极限荷载较I型加固方式分别提高17%和34%以上.     

喷射GFRP抗震加固开门洞砌体墙试验研究

通过3片砌体墙试件在低周期水平往复荷载下的抗震试验,研究喷射玻璃纤维聚合物（GFRP）加固和碳纤维布加固对开门洞无筋砌体墙片抗震性能的影响,从加固墙片的破坏形态、抗震抗剪承载力、滞回特性、刚度退化及耗能能力等方面比较了2种不同加固方案对开门洞砌体墙片的抗震加固效果.试验结果表明：采用喷射玻璃纤维聚合物加固试件的极限承载...     

井字形CFRP-钢板复合条带加固钢筋混凝土双向板承载力计算分析

碳纤维复材(CFRP)和钢板已被越来越多的应用于加固钢筋混凝土结构.为了充分利用两种加固材料的优势,本文提出了外贴井字形CFRP-钢板复合条带加固钢筋混凝土双向板的新型复合加固方法.对9个试件进行了局部荷载作用下的试验研究和理论分析,包括1块未加固板,2块CFRP加固板,1块钢板加固板和5块复合加固板.结果表明复合加固板试件的极限承载力和变形刚度均有大幅提高.采用塑性铰线理论,对3种可能的塑性铰线形式分别进行分析和计算,推导了井字形CFRP-钢板复合条带加固双向板在局部荷载作用下的承载力计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好,可为实际工程应用提供参考.     

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.     

柔性连接填充墙框架结构抗震性能试验

通过5榀空心砌块砌体填充墙框架结构低周反复荷载试验,系统研究了填充墙-框架柔性连接和刚性连接、全墙填充和半墙填充框架结构的破坏机理和抗震性能,进行了结构滞回特性、承载力、位移延性、刚度退化、强度衰减、耗能能力及变形性能指标分析.结果表明,柔性连接方案对结构承载力的提高低于刚性连接方案,但其他性能指标均优于刚性连接方案,说明柔性连接方案减小了墙-框相互作用,有效改善了填充墙框架结构的抗震性能.     

格构式钢板加固砖砌体墙试验

目的研究格构式钢板加固砖砌体墙的抗震性能,找到改善砌体墙抗震性能的加固方法.方法制作1片未加固墙体模型和3片格构式钢板加固墙体模型,采用拟静力试验方法,对这4片墙体进行低周往复荷载作用下的试验,分别对墙体加固前后的破坏过程、承载力、变形,延性性能、滞回曲线和刚度退化曲线进行对比分析,并对比较分析不同的加固方案,应用有限元法模拟墙体的受力形式和墙顶的荷载位移曲线.结果格构式钢板加固墙体的抗侧承载力可提高150%左右,抗震性能得到显著改善,带斜撑格构式钢板加固砌体墙的抗震性能最优越,有限元模拟结果与试验结果基本吻合.结论加固墙体的滞回环相对饱满,耗能能力明显增强,加固墙体的刚度得到很大提高,刚度退化变得缓慢,具有良好的耗能能力.格构式钢板加固方法是一种有效的加固方法.     

爆炸荷载下CFRP加固圆柱的动力响应和破坏机理

针对钢筋混凝土圆柱,采用ANSYS/LS-DYNA软件对其进行爆炸模拟分析,比较了不同炸药当量下未加固圆柱的力学性能、破坏机理和动力响应.然后针对2种典型的破坏模式采用3种CFRP加固方式进行爆炸模拟分析,对比分析了不同加固方式下圆柱的抗爆性能.计算结果表明,在局部合理设计碳纤维布包裹方式可与全柱高包裹达到基本相同的加固效果,显著减小圆柱在爆炸荷载作用下的侧向位移,有效提高圆柱的整体承载能力和抵抗局部破坏的能力,为实际工程的抗爆设计提供了理论依据.     

基于双向板计算的高层建筑填充墙抗风设计

目的研究高层建筑砌体填充墙的抗风设计,为砌体填充墙在高层建筑中的应用提供参考.方法通过计算典型砌块(砖)砌体填充墙在四边固定、一边固定三边简支和上下端固定左右简支3种工况下,受风荷载作用下时产生的最大应力,并与砌体弯曲抗拉强度进行对比,分析支撑最不利工况下各种墙材填充墙受力情况.结果在墙体厚度不变的条件下,墙体抗风承载力随着高宽比的减小而增大,且高宽比应控制大于0. 5;通过对其高厚比限值的修正来考虑墙体上端为自由端或柔性连接时的影响,填充墙上端为自由端时的允许高厚比可提高30%,上端为柔性连接时的允许高厚比可提高15%.结论填充墙体顶部采取固接的连接方式有助于提高墙体平面外承载力;在一边固定三边简支的工况下,混凝土砌块砌体填充墙不能满足平面外抗风设计要求,故不应采用混凝土砌块砌体作为高层建筑填充墙,其他俩工况墙材均满足要求.     

钢筋混凝土约束梁斜向贴CFRP抗剪加固研究

通过对 1 2根承受集中荷载作用下破坏后补好的矩形截面钢筋混凝土约束梁斜向贴 CFRP抗剪加固试验结果的分析 ,提出了 CFRP有效应变的概念 ,得出了随角度变化 CFRP抗剪承载力计算公式     

爆炸波与破片联合作用下砌块墙的损伤和防护

基于ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土空心砌块填充墙、破片和炸药的模型,并对其在由爆炸驱动的破片和由爆炸产生的冲击波作用下的损伤进行了数值模拟.分析了单独冲击波作用、单独破片作用及二者复合作用下混凝土空心砌块填充墙位移响应的差异,探究了不同砌块强度、空心砌块壁肋比、砂浆强度和钢丝网网格密度对混凝土空心砌块填充墙的位移响应的影响.给出了聚脲弹性体、聚脲弹性体与钢丝网联合加固二者加固效果的比较.结果表明:通过与试验对比验证,建模方式是可靠的;在破片和冲击波复合作用下,混凝土空心砌块填充墙的位移比二者线性叠加的位移更大;提高砌块强度等级、提高空心砌块的壁肋比对墙体抗爆有利;改变砂浆强度对墙体抗爆的影响微弱;加密钢丝网网格可显著提高其防护效果.     

近爆冲击波和破片复合作用下混凝土空心砌块墙防护技术研究

为探究在不同冲击波和破片复合荷载作用下混凝土空心砌块填充墙的损伤特征和防护技术,通过ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土空心砌块填充墙各部件、破片和炸药的模型,得到了比例距离、破片尺寸、起爆点对墙体的位移响应的影响以及在聚脲弹性体与钢丝网共同加固条件下墙体所能承受的极限炸药质量和较为经济的防护厚度.结果表明:通过与试验对比验证,本文的研究方法是可靠的;在近爆冲击波和破片复合作用的条件下,比例距离不能作为判定墙体受损严重程度的依据;同等质量下,减小破片尺寸使墙体破坏加重;改变起爆点对墙体破坏程度的影响微弱;在增加防护后,墙体抗爆性能明显加强,采用5 mm聚脲弹性体和钢丝网加固的墙体在炸药距离1.2 m时的能够抵抗的等效TNT炸药质量在8.296kg和11.376 kg之间;当炸药距离为1.2 m,等效TNT炸药质量为2.456 8 kg时,较为经济的防护手段是聚脲弹性体厚度和钢丝网钢丝直径均为3 mm.本文成果可为混凝土空心砌块填充墙抗爆性能及其防爆技术的研究提供重要参考.     

纤维砂浆加固多孔砖砌体墙片抗震性能试验研究

通过聚丙烯纤维砂浆加固多孔砖砌体墙片在低周反复水平荷载作用下的试验,对墙片的破坏特征、裂缝发展过程、滞回特性、刚度衰减规律进行对比分析,探讨聚丙烯纤维砂浆加固多孔砖砌体结构对抗震性能的影响.试验结果表明,聚丙烯纤维砂浆加固后的多孔砖砌体结构开裂时间、结构开裂荷载、结构延性均有明显增大,结构整体性增强,墙体刚度退化减缓,墙体裂缝细而密.