预应力FRP片材增强RC梁的界面应力分析

粘贴预应力纤维增强复合材料(FRP)片材对土木建筑结构进行加固和修复,可以提高工程效率,改善构件的受力状况.文中从理论分析入手,推导了预应力FRP片材增强钢筋混凝土(RC)梁界面层的剪应力和正应力的计算公式,分析了预应力作用下FRP片材和混凝土之间的界面层的应力分布,并通过有限元对碳纤维簿板(CFL)增强RC梁作了数值实验验证,探讨了初始预应力施加量和CFL厚度对界面应力的影响.理论分析和有限元计算结果表明,当CFL两端无锚固、施加初始预应力为CFL抗拉极限强度的20%时,CFL有发生剥离的危险.     

FRP片材加固混凝土梁的计算方法

对FRP片材加固混凝土梁的破坏形态、计算方法进行了探讨,并对8根FRP加固混凝土梁的极限承载能力进行了对比分析,理论计算结果与实测值吻合较好.研究表明:粘结FRP布加固混凝土梁承载力和加固时的初始应力水平有关,相同条件下,CFRP片材加固混凝土梁承载力最大;GFRP片材加固混凝土梁承载力最小;混杂纤维加固钢筋混凝土梁的承载力介于二者之间.     

碳纤维布加固混凝土构件温度应力研究

碳纤维布（CFRP）加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术,碳纤维布加固混凝土构件具有强度高、自重轻、不改变构件截面等优点。本文着重研究了碳纤维布加固混凝土构件的温度应力,并通过ANSYS对碳纤维加固混凝土构件温度应力进行了仿真分析。结果表明：在寒区及温差较大地区用碳纤维加固混凝土及钢筋混凝土构件时,应对温度应力予以重视。如果忽视温度应力的影响,在外荷载及温度次内力的共同作用下,会影响混凝土构件的安全性,甚至影响其使用寿命。     

预应力FRP加固RC梁端部界面应力有限元分析

已有的计算预应力碳纤维加固混凝土梁界面应力公式都是基于弹性理论得到的,忽略了端部的应力奇异现象.采用ANSYS软件,对预应力碳纤维加固混凝土梁进行有限元分析.利用升温法对碳纤维片材施加初始预应力,重点研究了端部粘结界面应力分布以及初始预应力对界面应力值的影响.研究结果表明,初始预应力对界面应力最大值有较大影响.     

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。     

混凝土徐变对碳纤维片材加固混凝土梁抗弯承载力的影响

基于钢筋混凝土梁在持续荷载作用下混凝土的应力-应变本构关系,研究混凝土徐变对碳纤维片材加固混凝土梁抗弯承载力的影响规律.根据算例分析,得出随着持续荷载水平的提高,加固混凝土梁的抗弯承载力逐渐减小,抗弯承载力的增加值降低系数逐渐增大,混凝土徐变变形使碳纤维片材加固混凝土梁的抗弯承载力增加值降低2.6%左右的结果.该结果可为碳纤维片材加固混凝土结构设计提供参考.     

GFRP加固混凝土梁的抗弯承载力参数分析

对采用 FRP片材抗弯加固的钢筋混凝土梁 ,进行正截面弯矩 -曲率分析 ;对抗弯承载力参数进行分析 ,提出对加固梁抗弯承载力设计方法的建议 .分析结果表明 ,加固量、FRP片材的弹性模量和强度、混凝土强度 ,以及梁的配筋率对抗弯承载力有较大影响 .用 FRP片材对低配筋梁进行抗弯加固效果明显 ,但必须考虑抗弯加固所导致的脆性破坏 .     

FRP片材加固混凝土梁的内力分析

FRP片材加固混凝土梁的内力分析是工程中的重要问题。对FRP片材加固混凝土梁的内力分析采用了一种比较方便而且有效的方法—链杆法。计算了在均布荷载和集中荷载下,不同长度的FRP片材对混凝土梁内力的影响,得出了FRP片材的有效粘结长度。通过其他试验结果进行对比分析,验证了由链杆法求得的有效粘结长度的合理性。     

复合受力模式下FRP片材-混凝土界面的受力行为及承载力预测

针对纤维增强树脂复合材料(FRP)片材外贴加固混凝土构件中存在的界面复合受力剥离问题,开展了复合受力模式下FRP片材-混凝土界面的受力行为研究.以带初始加载角的FRP片材-混凝土双面剪切试件为研究对象,采用幂法准则作为界面的起始损伤与失效准则,建立有限元分析模型.在试验验证的基础上开展了参数分析,发现初始加载角与FRP黏结长度对复合受力模式下的界面受力性能影响相对较大.然后,基于数值模拟结果对现有FRP片材-混凝土界面承载力模型进行修正,得到了能够考虑复合受力模式的界面承载力预测模型.最后,建立了考虑界面复合受力模式的试验数据库以验证模型的预测精度,发现修正后的界面承载力预测模型能够较好地考虑复合受力模式的影响,预测结果的变异系数由31.3%降低至17.4%,预测精度显著提高.该研究为FRP片材加固混凝土构件中的界面复合受力问题分析及承载力计算提供了参考.     

FRP片材加固梁的剪应力分析

目前关于FRP片材加固梁的界面剪应力研究大都假定FRP片材与混凝土梁之间的粘结是完全的,且粘结胶的厚度都是均匀的。实际中,混凝土梁与FRP片材界面的胶有不均匀性和非连续性性质,已有的关于界面粘结剪应力分布的成果和粘结破坏模式成果不能完全反映这种情况下FRP片材加固梁的性能。考虑混凝土受压的非线性性能和钢筋对梁的作用后,推导了FRP片材下加固梁粘结部位的剪应力通用计算公式,并将计算结果与有限元分析相比较,结果表明两者的吻合程度良好。     

GFRP/CFRP混杂约束混凝土柱极限承载力试验

为研究不同FRP片材约束形式对混凝土柱极限承载力的影响,对6个素混凝土柱、钢筋混凝土柱、混杂纤维片材约束混凝土柱轴心受压情况下的极限承载力进行了试验研究,并就不同类型柱体的极限承载力进行了对比分析.研究表明:外包GFRP/CFRP混合纤维片材能够约束混凝土柱体的变形;GFRP/CFRP混合纤维片材约束素混凝土柱与约束钢筋混凝土柱的承载力较接近.图3,表4,参8.     

FRP板长度对混凝土加固梁破坏过程的影响

用数值试验方法分析了破坏过程中FRP板中的应力传递过程,即从FRP承担拉应力起,到应力增大直至最后失去承载力.通过对粘贴不同FRP板长度对于加固后结构的力学性能的影响的分析,可以看出FRP板的长度直接影响结构破坏时的极限应变.在适当的范围内,FRP板的加固长度越大,梁的极限应变和梁的韧性越大,FRP板中承担的拉应力和外荷载位移越大,混凝土梁破坏时底部产生的裂缝越多;FRP板越短,越容易产生剥离破坏.     

真空辅助成型工艺下纤维增强复合材料与混凝土界面的粘结滑移试验研究

纤维增强复合材料(FRP)与混凝土界面的粘结滑移关系是FRP用于加固钢筋混凝土受力分析的基础。采用真空辅助成型技术(VARI)制作的FRP板条,并外贴于混凝土试块表面,设计了8个单搭接头剪切试验,比较FRP-混凝土界面的粘结性能。考察了混凝土强度、粘结长度、板厚和粘结胶层厚度对VARI工艺下FRP与混凝土界面之间粘结性能的影响。分析基于VARI工艺制作的FRP应变和各个控制因素下局部剪应力的发展规律。计算得到了FRP-混凝土界面的局部粘结剪应力-滑移关系曲线。     

CFRP/GFRP混合加固混凝土梁二次受力的试验研究

进行了5根钢筋混凝土梁的试验,通过这些粘贴CFRP、GFRP及CFRP／GFRP混杂加固钢筋混凝土梁在不同加载历程下的对比试验,研究了不同初始应力状态下FRP加固钢筋混凝土梁的破坏模式、抗弯正截面承载力、弯曲变形,混凝土、钢筋和纤维布的应变以及裂缝开展等方面的内容。     

钢筋与 FRP 筋混杂配筋混凝土梁的抗弯性能

为了在试验基础上研究钢筋与纤维增强复合材料(fibre reinforced plastic, FRP)筋混杂配筋梁的抗弯性能, 运用有限元软件 ABAQUS 对已有混杂 FRP 筋试验梁进行建模和非线性分析, 研究了 FRP 筋种类、混凝土强度、等效配筋率等因素的影响. 基于有限元结果拟合出了适筋破坏时混杂 FRP 筋梁的 FRP 筋应力表达式和承载力计算公式, 并运用已有试验数据验证其正确性. 结果表明: 等效配筋率对混杂 FRP 筋梁的承载能力和变形性能影响最为显著, 其次为 FRP 筋种类; 混凝土强度对承载力有一定的影响, 但对刚度影响较为有限;     

纤维增强复合材料管约束矩形截面混凝土柱轴心受压强度预测模型

纤维增强复合材料(FRP)管约束下的矩形截面混凝土短柱在轴向受压条件下,由于FRP管与混凝土间的黏结使得FRP管同时受到拉、压双向受力状态;核心混凝土由于FRP管的约束而受到3向应力作用.以Tsai-Wu屈服准则为基础,进行FRP管双向受力分析,利用双剪强度准则对核心混凝土进行3向受力分析,推导轴心受压条件下FRP管约束矩形截面混凝土短柱的受压强度计算方法,为极限承载力的计算提供一种有效的方法和参考.     

早龄期混凝土结构的温度应力分析

为了分析混凝土在早龄期时温度应力随龄期的发展.通过建立混凝土材料的水化放热模型,引入Arrhenius公式来表征早龄期时混凝土放热速率受温度的影响.采用考虑等效龄期的混凝土弹性模量和抗拉强度CEB-FIP1990计算公式来表征早龄期时温度变化对其力学性能的影响,在应力分析中采用Bazant的双幂函数徐变模型.结果表明:引入Arrhenius公式的混凝土水化放热模型可以用于计算混凝土结构早龄期时的温度场,早龄期时温度应力可以引起混凝土长墙的开裂.早龄期时混凝土结构温度应力的计算为优化混凝土材料的组成提供依据,尽可能减少温度应力引起的开裂.     

纤维布加固高轴压混凝土柱抗震性能

设计了 3个高轴压混凝土柱试件 ,其中 1个为对比试件 ,2个为采用了不同包裹形式的纤维布加固试件 ;在低周反复荷载作用下 ,通过对试验现象和测试数据详细的描述与对比分析 ,研究了纤维布加固法对高轴压混凝土柱抗震性能的改善情况 ;利用通用有限元计算程序 ,对低周反复试验进行了全过程仿真模拟 .研究表明 ,适宜的纤维布加固方式 ,可以大幅度提高高轴压混凝土柱的抗震性能 ,同时利用考虑纤维布约束混凝土本构关系的有限元计算方法能够较为准确地模拟纤维布加固高轴压混凝土柱的非线性性能 .     

结构用FRP的研究和利用现状

纤维聚合物(FRP)复合材料因其强度重量比及刚度质量比高、热膨胀系数低、各向异性、轻质、耐腐、无磁、有良好的抗疲劳性能及高耐久性等特点,可广泛应用于桥梁、纤维混凝土、补强加固材料、连续纤维筋、岩土工程和建筑工程中.本文介绍了FRP材料在新建结构、结构加固、桥梁中以及预应力FRP在混凝土结构中的研究和应用状况,并提出了结构用FRP在使用方面的一些问题和开发研究前景.