CFRP筋复合增强板加固石梁受力性能有限元分析

采用有限元程序ABAQUS,对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋复合增强板加固石梁的受弯性能进行数值建模.利用已有的荷载-挠度曲线、荷载-CFRP筋应变曲线数据对建立的模型进行可靠性验证,结果表明:有限元模拟结果和试验结果吻合良好.在此基础上,对加固后的石梁进行受力全过程截面应力分析,归纳得出荷载-变形特征曲线.基于平截面假定,提出采用CFRP筋复合增强板加固石梁的受弯承载力计算公式,计算得出的开裂弯矩与试验结果和有限元模拟结果吻合较好.     

薄壁钢管混凝土短柱与薄壁钢管约束混凝土短柱轴压性能试验

以圆形和方形薄壁钢管混凝土短柱及薄壁钢管约束混凝土短柱为对象,研究了外包钢管受力状态对短柱性能的影响及其机理,分析了截面形状对外包钢管受力状态及其对核心混凝土约束的影响。通过CFRP约束对受力性能的研究,进一步揭示了外包材料受力状态对受力性能的影响。研究表明,圆钢管对核心混凝土约束作用强,试件极限承载力较高,其中圆钢管约束柱中钢管的约束作用更加显著,极限承载力大于圆钢管柱;CFRP约束后,极限承载力和变形性能均得到有效改善。方钢管对核心混凝土的约束效果弱,试件极限承载力较低,且方钢管约束柱的极限承载力小于方钢管柱;CFRP约束对其极限承载力无明显提高,但有效改善了其延性。     

碳纤维(CFRP)缆索在大跨悬索桥中的应用前景

悬索桥是跨越能力最强的桥式,也是跨越宽阔海域、实现交通连接的首选桥式.本文首先预测了现代悬索桥未来的发展趋势,介绍了碳纤维复合材料(CFRP)的特点,并据此探讨了未来超大跨悬索桥若采用CFRP缆索体系可能带来的优势及挑战.     

万米级跨度索网桥结构概念设计

从概念设计出发,提出一种新型索网承重式桥梁,通过改变缆索体系,增加桥梁的总体刚度来提高超大跨度桥梁的气动稳定性.鉴于传统材料的强度重量比不足,采用新材料,设计了一座主跨为10km的索网桥,进行了全桥的静力分析,并进一步进行了影响索网桥性能的各个参数的参数设计,包括索网系统布置形式、不同主梁材料等.最后采用非线性有限元方法详细分析了索网桥桥梁的静风稳定性能,为超大跨径索网桥的静风稳定性设计提供依据与参考.计算结果表明,采用新的结构体系和CFRP材料,建造10km跨度的超大跨度桥梁在理论上是可行的,其静风稳定性亦能满足世界上绝大多数台风区的要求.     

CFRP钢管混凝土核心轴压短柱静力性能研究

为了了解CFRP钢管混凝土核心轴压短柱的静力性能，对8根CFRP钢管混凝土核心轴压短柱和用于对比的4根钢管混凝土核心轴压短柱进行静力试验，分析此类构件的载荷—纵向应变关系，并初步探讨约束效应系数对此类构件承载力的影响。研究结果表明，由于CFRP的存在，试件在屈服之后，承载力并不马上下降，而变形却经历一段持续增长：在其他条件相同的情况下。ξcf或ξs越大，CFRP钢管混凝土核心轴压短柱的承载力越大，且承载力的增长与ξcf或ξs的增加基本呈线性关系，但约束效应系数的增加对提高CFRP钢管混凝土核心轴压短样承载力的效果并不显著。     

超载下预应力CFRP布加固腐蚀钢梁抗弯性能试验

为研究预应力CFRP布加固腐蚀钢梁静载、超载的抗弯性能,进行了7根钢梁的抗弯试验,研究了加固梁在静载及超载下的破坏形态、承载力和刚度.结果表明,加固钢梁可以提高钢梁的承载力与刚度,预应力的存在,可以显著提高CFRP布的利用率;腐蚀程度影响钢梁的刚度与极限承载力,腐蚀程度增加1倍,钢梁的承载力降低50%左右.超载次数增加,钢材发生时效硬化,钢梁刚度可提高13%左右,但承载力有所降低;超载下,预应力的施加可提高钢梁的延性.建立了预应力CFRP布加固腐蚀钢梁的承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯承载力计算

对6根预应力碳纤维(CFRP)布加固钢筋混凝土梁进行了预应力损失和弯曲静载试验,确定了后张预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的剥离-断裂破坏形态,得到了破坏时CFRP布的有效应变.试验结果表明,瞬时预应力损失是总损失的主要部分,而随时间依存的预应力损失仅为初始预应力的2.3%～3.9%.胶体的养护时间对瞬时预应力损失具有一定影响.使用外贴预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁后,其正常使用性能得到明显改善,承载力有较大提高.最后,给出了预应力损失及考虑预应力损失的抗弯承载力的计算模型.计算结果表明,计算值与文献中的试验值吻合较好,使用该计算模型可以有效地预测预应力损失和加固梁的抗弯承载力.     

预制CFRP筋增强条加固素石板受弯性能有限元分析

为研究预制碳纤维增强复合材料(CFRP)筋增强条加固石板受弯承载力的影响机理,并基于理论提出加固石板的受弯承载力计算公式,采用有限元程序对预制CFRP筋增强条加固石板受弯性能进行非线性数值模拟.在验证有限元模型可靠性的基础上,进一步开展参数分析,研究CFRP筋直径及配筋率、增强条宽度及厚度对预制CFRP筋增强条加固石板受弯承载力的影响规律.模拟结果表明:加固石板的极限承载力随CFRP筋配筋率的增大而增大,对开裂荷载的影响较小;开裂荷载随增强条宽度及厚度的增大而增大,对极限承载力的影响较小;有限元模型能模拟构件的开裂及破坏形态,且提出的计算公式能预测构件的开裂弯矩和极限弯矩.     

CFRP加固混凝土结构用粘结材料制备研究

通过胶粘剂拉伸剪切试验、胶凝时间以及固化度和硬度分析,确定BGH-A1651是较适宜的固化剂,最佳用量为45%;CXS-A1678是较适宜的稀释剂.用拉伸剪切试验、拉伸强度试验及SEM断口观察,评价了2种丁腈橡胶的增韧改性效果,探讨了增韧机理.结果表明,EZR-A1HSD质量分数为10%-20%,EZR-B2DSD质量分数为5%～10%时,断口呈鳞片状结构,有较好的粘结性能,而且强度损失较少,适合作CFRP加固混凝土结构用粘结材料.     

CFRP约束预压状态下混凝土柱轴心受压性能的有限元分析

针对受压构件加固的试验研究很少考虑结构的实际工作状态,给实际加固混凝土结构带来不安全的因素,本文进行了CFRP约束预压状态下混凝土柱轴心受压性能的有限元分析。应用通用有限元分析软件ANSYS,重点提出了CFRP加固预压混凝土柱的承载力提高程度与轴压比的关系以及不同层数CFRP加固预压混凝土柱对其承载力和变形的影响,为实际工程中加固工作状态下的混凝土结构受压构件提供了理论依据。