特殊荷载作用下钢筋混凝土桥T形梁碳纤维加固的抗弯试验研究

由于特殊荷载过桥而引起桥梁结构损坏的情况时有发生,通过碳纤维布加固T形截面钢筋混凝土梁的试验,分析了T形梁的抗弯承载能力,极限破坏形式以及U形箍的不同粘贴形式对加固的影响。     

碳纤维加固T梁的非线性全过程分析

利用碳纤维加固混凝土构件提高承载能力及延长寿命是目前比较流行的方法。为了对碳纤维加固的公路常见钢筋混凝土T梁进行受力全过程分析,按理想界限破坏条件计算了碳纤维加固用量;采用有限元分析软件ANSYS对碳纤维加固钢筋混凝土T梁按卸载和不卸载两种情况进行了建模、计算和分析。重点考虑了不同配筋率、不同粘贴碳纤维层数的影响,并与试验结果进行比较。分析结果表明有限元非线性分析方法可以较好的预测碳纤维加固混凝土梁的抗弯受力性能,碳纤维的加固是可以延缓梁的破坏的,有利于提高梁的极限承载力,碳纤维加固的面积与层数对提高梁的刚度的贡献是明显的。     

L形截面钢管混凝土异形柱正截面非线性分析

以钢筋混凝土梁设计原理作为依据,给出了L形截面钢管混凝土异形柱正截面的非线性分析方法。根据基本假定建立了L形截面钢管混凝土异形柱截面弯矩-曲率关系计算公式,并利用MATLAB语言编制了求解程序,根据得到的加载-破坏全过程弯矩-曲率关系分析构件的加载-变形特性。利用程序对不同截面、混凝土标号、钢材强度和钢管面积下的弯矩-曲率曲线进行了对比分析。     

高强复合玻璃纤维加固RC梁疲劳性能研究

现有桥梁中有一部分需要进行加固,而采用高强复合玻璃纤维进行加固在国内尚属起步阶段,研究其加固性能,尤其是加固后的疲劳性能是一项有意义的工作。本文进行了高强复合玻璃纤维加固RC梁在重复荷载作用下的弯曲性能试验研究。试验表明:粘贴高强复合玻璃纤维后混凝土梁的疲劳寿命提高了2倍多,其疲劳变形减少了61%~65%,加固梁的疲劳抗裂性能得到了较大改善。因此,粘贴复合玻璃纤维是提高混凝土梁疲劳性能的有效方法,可用于延长混凝土梁的使用寿命。本文还通过加固梁的钢筋应力幅值与疲劳寿命的关系,拟合出S-N曲线。     

基于分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估方法

针对当前钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估法未考虑不同建筑结构的抗灾差异,所求得的各项承载力参数不够客观,从而造成评估结果与实际检测结果差异大,评估精度低的问题,提出基于分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估方法。计算梁底初始拉应变、梁正截面极限抗弯承载力和钢筋混凝土梁正截面荷载挠度,然后设计分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固,通过分析载荷与压应变、载荷与挠度以及剪力与位移变化,得到钢筋混凝土梁抗弯加固后各项承载力参数,输入各项梁承载力参数到ANSYS通用程序,利用该程序结合钢筋混凝土梁抗弯加固性能进行评估。通过进行仿真实验,结果表明加入分灾元件的钢筋混凝土梁抗弯加固性能有明显提高。将本文方法评估结果与实验实际评估结果对比可知,提出的评估方法与实际检测结果基本一致,评估精度准确性较高。     

反复荷载下碳纤维布加固钢筋混凝土框架梁的试验研究

通过2个碳纤维布加固钢筋混凝土框架梁和1个未加固框架梁的对比试验，分析了低周反复荷载作用下碳纤维布加固框架梁的加固效果，提出了加固梁的正截面承载力计算方法。     

板式橡胶支座梁桥横向抗震加固研究

针对汶川地震中板式橡胶支座梁桥梁体横向移位严重的震害现象,提出了在原约束体系基础上增设X形板弹塑性挡块的抗震加固设计方法。以一座典型板式橡胶支座简支梁桥为研究对象,建立了可合理模拟支座滑动效应、挡块力学性能和墩柱滞回性能的全桥精细化有限元数值模型。选择国内外实际地震动进行横桥向非线性地震反应分析,研究了梁体与钢筋混凝土挡块横向间隙、X形板弹塑性挡块力学性能等两大参数对抗震加固效果的影响。研究表明:钢筋混凝土挡块与梁体间可预留一定横向间隙,X形板弹塑性挡块屈服强度可控制为上部结构恒载反力的5%;与抗震加固前相比,抗震加固设计能有效控制墩梁相对位移,同时减小桥墩结构地震反应,显著提高桥梁结构抗震性能。     

孤立磁拱的约束平衡位形

本文讨论分层大气中孤立约束磁通量拱的二维静平衡位形．通量拱中的磁场初步假定为无力场，通过利用有限元计算方法，得到这个非线性自由边界问题的数值解．结果清楚地表明磁拱的内外场的耦合关系，并讨论了大气压力分布，尤其是大气标高对通量拱位形的影响．     

考虑楼板作用的钢筋混凝土框架有限元模型及并行计算效率

对于钢筋混凝土框架,考虑楼板与梁的协同作用可以更充分地体现结构静动力性能。本文首先采用分层壳单元模拟楼板,通过刚臂耦合梁板,建立了可以较好模拟梁板协同工作的框架结构有限元模型,并与其它3种采用简化假定的模型进行了比较。为了控制这种模型的分析误差,必须将梁、板划分为较小单元,所以需要耗费大量的计算机内存和时间。为此,比较分析了采用集群并行计算与普通串行计算的求解时间,结果说明对于中等到较大的框架模型,集群计算均可以大量减少计算时间。     

基于ANSYS的木框架有限元静力弹塑性分析

采用大型有限元软件ANSYS10.0对单调水平荷载作用下一榀门式木框架及其各种加固方案进行了静力弹塑性计算分析。通过各种加固方式屈服荷载、极限荷载大小的比较以及相对于未加固木框架提高程度的比较,从中得出了对门式木框架加固的最佳方案,为木柱、梁-土坯组合墙体的抗震加固提供方案。     

C F RP加固震损钢筋混凝土框架结构的抗整体性倒塌能力分析

首先介绍了CFRP加固受损钢筋混凝土柱的数值模拟方法,通过OpenSees软件进行了建模分析,数值模拟结果与试验结果的对比验证了该数值模型的有效性;其次,对一6层钢筋混凝土框架以受极罕遇地震影响进行预损,采用损伤指数和折减系数的方法建立震损钢筋混凝土框架的分析模型,并选择5种不同的CFRP加固方案对其进行加固;最后,对CFRP加固的震损RC框架进行增量动力分析。定量的评价了CFRP加固震损RC框架的抗整体性倒塌能力和抗倒塌安全储备。结果表明:CFRP加固能有效提高震损钢筋混凝土框架结构的抗震性能。加固部位的选择对加固效果的影响很大,在所选用的5种CFRP加固方案中,对底层及第2层的梁柱进行加固的方案对提高震损钢筋混凝土框架的抗整体性倒塌能力效果最佳。     

纤维加固混凝土圆截面短柱抗震性能试验研究

通过对3根抗剪不足的混凝土圆截面短柱的拟静力试验,不仅验证了横向包裹的碳纤维布能提高短柱的抗剪承载力,改善混凝土的变形性能,从而提高短柱的抗震性能,同时验证了具有一定破损的短柱经碳纤维布强约束加固后,同样具有良好的抗震性能。文章最后对碳纤维布加固短柱的延性提高机理进行了分析。     

混凝土结构CFRP加固界面粘接质量DSSPI无损检测研究

本文将数字错位散斑技术引入CFRP加固混凝土界面粘接质量的检测。对预制缺陷模型检测的结果表明,该方法能够迅速准确地对CFRP加固粘接质量作出检测和评价,为混凝土结构加固界面粘接质量无损诊断提供一种新思路。     

预应力FRP增强胶合木的预应力损失研究

研究了预应力FRP增强胶合木梁的预应力损失,其中:FRP采用先张法施加预应力,并采用胶合与机械相结合的方式锚固于胶合木梁。分析表明:先张法FRP板的预应力损失主要包括垫块变形和木材弹性变形,FRP应力松弛、季节温差引起的预应力损失和木材蠕变引起的预应力损失。该研究基于平截面假定,通过胶合木梁的受力平衡与变形协调及材料本构模型,建立了每项预应力损失的计算公式,以及预应力损失后的胶合木梁反拱挠曲线方程,确定初始预应力限值范围;计算并分析了3组预应力CFRP增强胶合木梁的预应力损失值,应用反拱挠度实测值验证该研究计算理论。研究成果可为预应力FRP增强胶合木的设计与安全性评估提供理论参考。     

基于Pushover分析的CFRP网架失效模式及其控制方法

空间结构正在向着超大跨度发展,结构自重是限制其实现这种跨越能力的重要因素。碳纤维复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,为这一问题的解决提供了有效的途径。以空间结构中最普遍采用的平板网架为研究对象,采用Pushover分析方法,对CFRP平板网架的抗震能力、失效破坏模式及其控制方法进行了研究。首先,研究了CFRP网架竖向多模态Pushover分析方法;其后,以一个100m跨度正放四角锥CFRP网架为例,研究了考虑支座情况下CFRP网架在单向水平、双向水平、竖向及三向等荷载情况作用下的失效准则、失效模式及其控制方法。分析结果表明,CFRP网架支座的建模方法对网架的Pushover分析结果有很大影响。在水平地震荷载及三向地震荷载作用下,控制CFRP网架失效的关键条件是网架支座水平位移不超过其位移限值。     

震后混凝土缺陷加固修复构件性能实验分析

为避免震后建筑工程加固不合理导致再次受损,并为加固修复工程提供合理化建议,促进震后救灾工作顺利开展,提出震后建筑工程混凝土缺陷加固修复方法的研究。首先,对混凝土梁试件和混凝土柱试件进行设置,研究基于碳纤维布或外包钢套加固方法对混凝土梁和混凝土柱试件展开循环荷载试验;其次,通过混凝土梁试件滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能情况,分析不同加固修复方法的混凝土梁试件抗震性能;最后,通过混凝土柱试件延性及耗能、刚度退化和承载力退化情况,分析采用不同加固方法修复的混凝土柱试件抗震性能。试验结果显示：高配筋率可提升混凝土梁试件滞回特性,外包钢套加固混凝土梁试件滞回饱满程度较高、耗能较少,碳纤维布加固梁试件可将加载位移由10 mm延缓至30 mm,提升延性;碳纤维布加固可提升混凝土柱延性,外包钢套加固重度缺陷混凝土柱可以良好抑制其刚度和承载力退化。试验结果验证了碳纤维加固可提升震后建筑工程混凝土结构延性,外包钢套加固可抑制混凝土结构刚度、承载力退化。     

基于缝宽-滑移理论的铝合金配筋混凝土梁粘结性能研究

铝合金筋与混凝土的粘结性能是影响铝合金配筋新型混凝土梁承载力的重要因素。对9根铝合金配筋混凝土梁和2根钢筋混凝土对比梁进行了静载试验,分析混凝土梁在加载过程中的裂缝发展情况,基于缝宽-滑移理论研究试验梁的粘结性能。研究结果表明:同级荷载作用下,钢筋混凝土梁的裂缝宽度小于铝合金配筋混凝土梁,钢筋与混凝土的粘结性能优于铝合金与混凝土的粘结性能;混凝土梁中纵筋所受拉力,实质上是混凝土开裂后,单元体内部粘结力的合力;纵筋与混凝土的粘结滑移量与粘结力直接相关,可通过代数和微积分计算得到二者的对应关系。     

GFRP筋混凝土梁耐火性能的试验研究

进行了4根GFRP筋混凝土简支梁在ISO834标准升温曲线下的火灾实验,试件依据ACI440.1R-06进行截面设计,分别考虑了不同荷载比、保护层厚度、端部锚固方式对梁耐火性能的影响。试验结果表明,GFRP筋混凝土梁在火灾中的裂纹开展深度较传统的钢筋混凝土结构明显偏大。由于GFRP筋横向膨胀大更易造成梁底混凝土的开裂与剥落,建议在满足纵筋锚固性能要求的前提下,尽量减少端部J型锚固筋。GFRP筋在高温下的材料性能衰减严重,合理的设计保护层厚度和限制GFRP筋的使用内力,可使GFRP筋混凝土梁的耐火性能满足实际工程的需要。     

基于OpenSees的CFRP加固RC短柱抗震性能数值模拟

采用地震工程开源模拟软件OpenSees对CFRP加固RC短柱进行了静力Push over分析和低周往复加载分析,并与通用有限元软件ANSYS模拟结果进行对比研究.研究结果表明:利用CFRP进行加固,不仅阻止了RC短柱的脆性剪切破坏,而且使破坏模式转化为延性弯曲破坏,增强了结构延性,进而有效地提高其抗震性能;同ANSYS相比,OpenSees可以宏观的反映CFRP与混凝土共同作用的非线性力学特征,有效地对构件和结构进行加固后的承载力及抗震性能分析.