预应力碳纤维布加固混凝土梁的试验研究

采用自行研制的碳纤维布预应力张拉机具,对10根混凝土梁受力性能进行了试验研究。对比分析了未加固、非预应力碳纤维布加固、预应力碳纤维布加固、施加不同的预应力水平、不同的附加锚固方式梁的开裂荷载、极限荷载、抗弯刚度等受力性能。试验结果表明:粘贴预应力碳纤维布加固可使梁的承载能力有一定程度提高,可大大提高梁的开裂荷载、抗弯刚度,减小梁的挠度和裂缝宽度,能充分发挥碳纤维布高强度特性;在相同预应力水平下,合适的附加锚固方式,可有效防止碳纤维的剥离破坏,进一步提高梁的承载力;所研制的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程。     

BFRP层数对加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响

为了研究不同层数玄武岩纤维布(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)对加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响,使用分离式油压千斤顶对梁进行三分点加载试验。分别观测梁底部粘贴1层、2层和3层BFRP时加固梁的破坏形态、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载及以上荷载对应的跨中挠度,并与基准梁进行了对比分析。试验结果表明:随着BFRP粘贴层数的增加,梁的破坏形态发生了改变,主裂缝数量减少,开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有不同程度的提高,其中极限荷载分别提高了7.92%(1层)、23.66%(2层)和29.31%(3层),对应跨中挠度也分别降低了14.54%、26.65%和28.81%;粘贴1~2层BFRP时,梁的延性系数有所增大,而粘贴3层BFRP时,延性系数减小;弯曲裂缝的产生和扩展是引起BFRP发生破坏的主要原因;梁的抗弯性能并不与BFRP层数成比例增加,综合来看,采用2层BFRP加固的梁,不仅抗弯承载力和延性得到了较大提高,跨中挠度也大幅下降,具有良好的经济性。     

芳纶布加固已腐蚀RC梁抗弯性能试验

试验研究了AFRP布加固不同腐蚀率(轻度2%、中度5.5%)混凝土梁的受弯性能,并与标准梁和腐蚀未加固梁进行了对比.结果表明:AFRP加固轻度腐蚀梁比其腐蚀未加固梁,其开裂、屈服和极限荷载分别提高了20%、27%和60%,AFRP加固中度腐蚀梁比其腐蚀未加固梁的开裂、屈服、极限荷载分别提高了15%、36%、83%;加固中度腐蚀梁的极限挠度比其腐蚀未加固梁提高166%.这说明采用AFRP布加固腐蚀混凝土梁能显著提高其承载力和变形能力.     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁试验研究

通过研制的一套张拉锚固设备对碳纤维板施加预应力后加固试验梁对其进行抗弯静载试验.试验表明未施加预应力CFRP板梁开裂荷载没有影响,而预应力CFRP板加固梁的开裂荷载有明显提高,可以延缓梁的开裂;所有加固梁的屈服荷载、极限荷载都有所提高,同时增加了构件的刚度;试验时粘贴CFRP板加固梁超过了CFRP板极限抗拉强度的25%,而预应力CFRP板加固梁接近粘贴CFRP板的二倍,充分发挥了材料的强度;试验所用的锚具在梁加载过程中没有出现滑移,锚固效果良好.     

预应力芳纶纤维布加固混凝土板的受弯试验研究

为研究预应力芳纶纤维布加固混凝土板的受弯性能,进行了8个配筋率相同、加固参数不同的混凝土板受弯试验,参数变量为纤维布的预应力水平和加固用量.对比分析了预应力与非预应力芳纶纤维布加固混凝土板的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、抗弯刚度及延性.试验结果表明,与未加固的混凝土板相比,预应力芳纶纤维布加固混凝土板的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载均显著提高;与非预应力芳纶纤维布加固混凝土板相比,预应力加固混凝土板的开裂荷载显著提高,加固效果随着芳纶纤维布的预应力水平和加固用量的增加更加明显.在试验基础上进行了承载力的分析计算,计算结果与试验值吻合较好.     

预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁的试验研究

为揭示预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁结构的受力机理和加固效果,对预应力碳纤维加固的混凝土梁进行了试验研究,提出了简易的预应力施加方法.研究了不同初始张拉值情况下加固梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载的变化,以及承载过程中加固梁体裂缝的发展情况和破坏形式,论证了预应力碳纤维加固法优势和可行性.结果表明：预应力碳纤维加固法,对增加钢筋混凝土梁的抗弯刚度、改善加固结构的抗弯性能和构件的延性方面的影响较大,为预应力碳纤维加固混凝土梁领域提供了依据.     

持载下外贴纤维布加固RC梁抗弯性能研究基于物理的实时人体动画

为了考察持续荷载作用下外贴碳纤维布(CFRP)对梁的抗弯性能的影响,进行了16根外贴CFRP加固的钢筋混凝土(RC)梁和2根对比梁的抗弯试验.试验参数为:纵筋配筋率、CFRP加固量、持载点.并对构件的各特征点的荷载、承载力及各受力阶段的刚度进行了详细的分析.试验及分析结果表明,采用CFRP加固的钢筋混凝土梁的刚度较普通钢筋混凝土梁的刚度都有明显提高,纤维布对承受以抗弯为主的构件具有增强刚度、控制挠度的作用;纤维加固时梁所承受的荷载大小,即加固时梁内已存在的弯曲裂缝的宽度对梁的屈服荷载及极限承载力影响不是很大,但对梁的刚度有较大影响,特别是对屈服阶段的刚度影响较大.其试验及分析结果对相应规范的编制及工程应用具有较高的参考价值.     

RC伸臂梁钢纤维砂浆钢筋网抗剪加固带性能研究

为研究RC伸臂梁钢纤维砂浆钢筋网抗剪加固带剪切破坏特征及加固带抗剪极限承载力,对2根对比RC伸臂梁和2根外包钢纤维砂浆钢筋网抗剪加固带的RC伸臂梁进行剪切破坏试验.分析对比梁和试验梁的剪切破坏形态、开裂荷载、极限荷载、裂缝、挠度、应变的变化规律.试验表明,此抗剪加固带能提高梁的抗裂性、刚度、延性、抗剪极限承载力,其中开裂荷载提高幅度分别为35.61%、37/61%,极限荷载提高幅度分别为39.56%、51.84%.依据试验结果,采用塑性分析法求出RC伸臂梁钢纤维砂浆钢筋网抗剪加固带极限承载力计算公式.计算承载力与试验承载力较吻合,为结构加固理论提供了一种分析方法.     

用无机胶粘贴CFRP布加固预应力梁受弯性能试验研究

为研究一种自制的无机胶粘贴CFRP布加固混凝土结构构件的受力性能,采用该无机胶粘贴CFRP布对3根已经历抗弯承载极限状态的两跨预应力混凝土连续梁进行加固,并对加固梁进行正截面抗弯性能试验。得到了加固梁的荷载-挠度变形曲线和正截面抗弯承载力等试验数据。3根梁均出现继纵向受拉钢筋屈服后,CFRP布被拉断的破坏模式。试验结果表明,用无机胶粘贴CFRP布加固损伤预应力混凝土连续梁可有效提高其承载力。提出了计算值与试验值吻合较好的此类加固梁的抗弯承载力计算方法。     

体外预应力加固钢筋混凝土连续梁受力性能与计算分析

通过4根钢筋混凝土连续梁体外预应力加固试验,对预应力加固连续梁的裂缝、挠度、承载力等受力性能进行研究,提出预应力加固连续梁极限承载力的影响因素,并对预应力加固连续梁的计算进行了分析。试验证明：预应力加固钢筋混凝土连续梁能使其刚度和抗裂性能有较大的提高,并能有效地提高加固梁的受弯承载力;加固梁混凝土强度等级、预应力筋的线形、施加预应力大小和二次效应的作用对预应力加固连续梁极限抗弯承载力都有较大的影响,预应力加固设计时必须综合考虑。     

纤维织物增强高延性混凝土加固RC梁的受弯性能

为了提高钢筋混凝土（RC）梁的受弯承载力,采用纤维织物增强高延性混凝土（TRHDC）对RC梁进行受弯加固,设计2个对比试件和8个TRHDC加固试件. 通过四点弯曲试验,研究纵筋配筋率、织物层数和持载水平对RC梁受弯性能的影响. 试验结果表明：TRHDC加固梁均发生纵筋屈服、织物被拉断、受压区混凝土被压碎的弯曲破坏;纵筋配筋率为0.93%的TRHDC加固梁在纵筋与混凝土界面出现脱黏裂缝. 与RC梁相比,TRHDC加固使梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载显著提高,最大提高幅度分别为1.61倍、65.9%和39.2%,裂缝发展被有效限制,但RC梁的位移延性系数降低2.6%~74.5%. 增加织物层数将使加固梁的屈服荷载和峰值荷载的提高幅度非线性增加,该变化与纵筋配筋率有关;当持载水平由对比梁屈服荷载的50%升至80%时,加固梁的屈服荷载减小8.6%,峰值荷载及相应挠度分别增大3.2%和13.9%. 提出TRHDC加固层滞后应变和TRHDC加固梁受弯承载力的计算方法,所得计算结果与试验结果吻合良好.     

预应力CFRP板加固混凝土梁的抗弯性能试验

利用自行研制的碳纤维板（CFRP板）及其配套锚具,进行了预应力CFRP板加固混凝土梁的抗弯性能试验,对加固后梁的破坏形态、承载力、挠度等方面进行了对比分析。结果表明,预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁能有效地改善梁的受力性能。     

不同钢板加固方式对锈蚀钢筋混凝土梁承载性能的影响

为了研究不同钢板加固方式对锈蚀钢筋混凝土梁承载性能的影响,探索不同钢板加固方式的加固效果,通过静力荷载试验对比研究了钢板抗弯加固、抗剪加固和抗弯抗剪组合加固锈蚀RC梁在承载力、变形、破坏模式和延性等方面的特点,分析了不同加固方式的优缺点。研究结果表明：组合加固效果最明显,其极限承载力比锈蚀梁提高了107.7%;对于抗弯加固锈蚀梁,钢板厚度分别为3、4、5 mm时,厚度每增加1 mm,其极限承载力增加7~18 kN;组合加固锈蚀梁的抗变形能力最强,其次是抗弯加固锈蚀梁,且钢板厚度增加对抗弯加固锈蚀梁的抗变形能力有积极作用;组合加固较其他两种加固方式能更有效地提高锈蚀梁的延性,其延性相比锈蚀梁提高了320.4%,其次是抗剪加固锈蚀梁;抗弯加固锈蚀梁的延性比其他两种加固梁小,且随着钢板厚度增加,其延性先增加后减小。评价抗弯和抗剪加固锈蚀梁的加固效果时,需综合考虑抗变形能力和延性。     

CFRP板加固混凝土梁试验与设计理论

为研究CFRP板宽度和受拉钢筋配筋率等因素对CFRP板加固混凝土梁受力性能的影响.进行了4根梁的单调静力试验.研究表明:加固梁的破坏模式均为CFRP板剥离破坏;随着CFRP板宽的增加,加固梁的开裂荷载有所提高,但屈服荷载和极限荷载并不一定提高;受拉钢筋配筋率越低,加固梁受弯承载力的提高程度越明显.基于国内外相关试验结果,建议CFRP板剥离应变值取为其极限拉应变的0.6倍.此外,提出了CFRP板加固混凝土梁受弯承载力、裂缝宽度和挠度的设计计算方法,计算值与试验结果吻合较好.     

外贴预应力GFRP板加固混凝土梁抗弯试验研究

通过预张玻璃纤维增强塑料GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)板粘贴加固钢筋混凝土梁试验,研究了不同预应力水平和混凝土强度等级对加固梁受弯性能的影响,并对试验梁的极限承载力、截面应变、跨中挠度和刚度等进行了讨论．试验结果表明,预应力粘贴法可以提高GFRP板的强度利用率和梁的受弯承载力,且试验梁混凝土强度较高时加固效果更为明显．     

CFS/AFS加固RC梁抗弯试验研究

通过混杂纤维布加固补强钢筋混凝土梁的试验,研究了碳/芳纶混杂纤维布加固对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响和作用.试验研究了加固梁初裂荷载、极限荷载、刚度变化规律.试验与有限元计算结果表明混杂加固梁受弯承载力及刚度明显提高,混杂纤维布加固是可行的、高效的.     

预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能试验

为研究钢-混凝土组合梁经预应力碳纤维板加固后的受弯性能,设计4根预应力碳纤维板加固试件和1根不加固的对比试件. 5根试件均为工字形钢-混凝土组合简支梁,采用四点弯曲静力加载.锚固装置为自主研发的装配式预应力碳纤维板锚固系统,碳纤维板与钢梁之间的锚固主要依靠端部锚具,并辅之以专用环氧胶的黏结作用.试验中考虑碳纤维板的加固量和预应力水平两种因素对加固效果的影响.结果表明:加载全过程截面应变基本符合平截面假定;增大碳纤维板的加固量能提高钢-混凝土组合梁的抗弯极限承载力;增大碳纤维板的预应力有助于提高钢-混凝土组合梁的屈服承载力,对结构抗弯刚度贡献有限;破坏阶段碳纤维板有断裂和剥离两种形式,其强度利用率可达到80%以上.所采用的锚固系统锚固力大、可靠度高,工程实用价值大;预应力碳纤维板加固钢-混凝土组合梁,能有效提高结构的抗弯承载力,是一种补强效果很好的主动加固技术.     

CFRP加固RC梁静载荷效应的有限元模拟

目的应用非线性有限元方法模拟碳纤维复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土（RC）梁承载过程中结构的载荷效应（挠度、应力应变和承载力）．方法以4根CFRP加固RC试验梁的抗弯试验为依据，讨论了三维有限元分析模型的建立，包括：混凝土、钢筋、CFRP及CFRP和混凝土界面等单元的选择及本构关系原理。并选择了合适的裂面剪力传递系数．采用商业有限元计算软件ANSYS。模拟了4根CFRP加固RC梁加载的全过程．结果有限元模拟破坏承载力与实际破坏载荷基本接近，误差可控制在15％以内；有限元模拟压区混凝土、受拉钢筋、CFRP应变与实际测量应变在受拉钢筋屈服前基本一致；有限元模拟跨中挠度与试验测量挠度基本吻合．结论证明有限元方法可较好的预测CFRP加固RC梁的静载荷效应．