预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究

本文采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过七根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响.试验梁为7m跨度的大尺寸T形混凝土梁和预应力混凝土梁.试验研究表明,采用预应力碳纤维布加固可以有效提高混凝土梁的承载力,减小梁的挠度和裂缝宽度,所研发的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程.在试验研究基础上进行了试验梁的全过程受力分析,与试验结果吻合较好.     

预应力碳纤维布加固混凝土梁弯曲疲劳性能试验研究

目前,对预应力碳纤维布加固梁的疲劳性能研究甚少。通过对7根预应力碳纤维布加固混凝土T形梁弯曲疲劳性能的试验研究,考察了预应力碳纤维布加固量、钢筋配筋率、等幅变幅疲劳以及加固前疲劳损伤对加固梁疲劳性能的影响。试验结果表明,与非预应力碳纤维布加固梁相比,预应力碳纤维布加固后混凝土梁中受拉钢筋应力幅显著降低,混凝土梁疲劳寿命明显延长。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力影响因素及抗弯刚度计算分析

碳纤维布加固是近年来在混凝土结构上应用较广泛的加固技术,而预应力碳纤维布加固比普通碳纤维加固更加有效和实用,本文首先从多种角度出发,利用抗弯承载力公式计算结果,对可能影响二次受力下预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力的因素进行分析,然后结合预应力混凝土梁刚度计算公式,推导出正常使用阶段预应力碳纤维布加固混凝土梁刚度及挠度计算公式,并把计算值与试验值进行对比验证,证明了其科学性,可为实际工程提供一定的理论参考。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁试验研究

近年来,预应力碳纤维布加固混凝土梁技术以其碳纤维布强度利用程度高、能改变被加固梁正常使用阶段性能的显著优点成为粘贴类加固研究的一个热点。通过3根预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究,对比分析了预应力碳纤维布、非预应力碳纤维布加固梁和未加固混凝土梁的性能区别,试验结果进一步验证了预应力碳纤维布加固技术的显著优点。试验研究可为后续同类研究提供参考。     

预应力碳纤维布材加固混凝土梁受弯性能非线性分析

根据平截面变形假定,考虑材料的非线性性质,用分级加应变的方法计算预应力碳纤维布加固的混凝土梁的荷载-挠度关系,得到的5根预应力碳纤维加固混凝土梁和4根非预应力加固混凝土梁的荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好。并在此力学模型的基础上对预应力碳纤维布加固的受弯构件的二次受力性能进行了非线性分析,研究了碳纤维初始应变、截面高度、预应力大小对被加固梁受弯性能的影响。分析结果表明：预应力可有效发挥碳纤维高强性能,二次受力条件下预应力碳纤维布材的加固效果远好于非预应力碳纤维布材加固,可有效解决构件二次受力应力应变滞后问题。     

二次受力下预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力计算

外贴预应力碳纤维布加固混凝土构件是一种简单且有效的加固方式.对预应力碳纤维布加固混凝土梁的全过程做了理论分析,根据应力—应变关系及变形协调原理,分析了预应力碳纤维布加固混凝土梁各个阶段的承载力计算,并计算了在二次受力时的抗弯承载力,各阶段理论分析计算值与试验值基本吻合,可为实际工程的加固设计提供理论参考.     

碳纤维布加固部分预应力混凝土梁的疲劳性能研究

制作了五根部分预应力混凝土梁,开展了碳纤维布加固梁和未加固梁的对比疲劳试验.试验结果表明:采用粘贴一层碳纤维布加固梁的疲劳寿命比未加固梁提高了23%,粘贴二层碳纤维布的加固梁疲劳寿命提高了55%.加固梁在压区混凝土应变、钢筋残余应变和残余挠度等性能方面都有明显的改善.因此,粘贴碳纤维布可以较好地提高损伤部分预应力梁的抗疲劳性能、延长损伤混凝土梁的使用寿命,为碳纤维布加固混凝土结构的疲劳性能研究提供了试验依据.     

预应力碳纤维布放张时受力性能分析

预应力碳纤维布加固混凝土结构技术是一种加固效果明显、应用前景广阔的加固技术,在施工工艺中放张预应力碳纤维布时各部分的受力是非常复杂的。借鉴预应力混凝土结构理论,提出了碳纤维布放张后预应力传递面积的概念,并通过对7根混凝土梁预应力碳纤维布的放张测量,详细研究了放张后碳纤维布的应变分布、预应力碳纤维布的传递面积、放张后混凝土梁的反拱及混凝土截面应变的变化,还给出了计算碳纤维布预应力传递面积及放张后反拱的计算公式,为建立预应力碳纤维布加固混凝土梁设计理论体系提供了基础。     

预应力CFRP布及预紧螺栓加固RC梁试验研究

为提高碳纤维布加固RC结构的效果及其可靠性,提出了预应力碳纤维布与预紧螺栓联合加固技术。结合在役RC梁的损伤特点及目前的RC梁加固方法,分别采用不同的碳纤维布加固技术对完整梁和破坏梁的抗弯性能进行了对比试验研究。针对目前碳纤维布张拉设备的缺陷,研发了便于现场应用的新型碳纤维布布张拉设备,分析了预应力大小对加固效果的影响。结果表明,预应力碳纤维布及预紧螺栓联合加固技术是一种更可靠的桥梁加固方法,不仅能够提高RC梁正截面的抗弯承载能力及正常使用阶段的截面刚度,而且螺栓预紧锚固碳纤维布能够很好地抑制其在混凝土表面的剥离,提高碳纤维布与混凝土表面之间粘结强度,对碳纤维布施加预应力能够充分发挥其高强性能,有效抑制混凝土裂缝开裂和开展。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁截面应力及抗弯刚度

碳纤维布施加预应力后粘贴加固可有效改善混凝土梁正常使用阶段的工作性能,相应截面应力和抗弯刚度分析对于合理评价加固梁的工作状态有重要意义。根据预应力碳纤维布加固混凝土梁正常使用阶段的截面受力分析,提出了截面应力的简化计算方法,进而通过引入碳纤维布应变不均匀系数,得出了对于未加固梁、非预应力碳纤维布加固梁和预应力碳纤维布加固梁均适用的截面短期抗弯刚度的实用计算方法。试验结果对比表明,建议的截面应力和抗弯刚度计算方法准确度较高。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁力学性能试验

基于预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁能够提高其承载能力的理论,进行了6根外贴预应力碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁的力学性能试验。研究了在不同预应力和不同端部锚固方式下加固后的钢筋混凝土梁的预应力损失、开裂荷载、跨中挠度、极限荷载及抗弯抗剪性能。结果表明:碳纤维布预应力在一定范围内能够决定钢筋混凝土梁的加固效果,同时在梁端部采取锚固方式能有效阻止预应力碳纤维布在放张过程中的预应力损失;预应力碳纤维布加固后梁的开裂荷载随着预应力的增大而增大,最大增大幅度达到81.8%;极限荷载在一定范围内随预应力的增大先增大后减小,极限荷载最大增大幅度为41.07%。     

预应力碳纤维布加固一次二次受力梁抗弯试验研究

就CFRP布加固RC梁的未加预应力、施加顸应力以及施加预应力后梁的未有初始应力(一次受力)、有初始应力(二次受力)等不同工况共八根梁进行了对比试验,同时进行了锚固端不同锚固方式共五种工况的加固效果的对比试验。试验结果分析表明：CFRP布预应力施加方法简便且易在加固施工实践中应用;CFRP布施加预应力在加固效果上明显优于不加预应力的加固方法;施加预应力加固时必须在端头锚固且锚固效果良好。     

预应力CFRP加固钢筋混凝土梁补强效果的数值模拟分析

通过升温法模拟碳纤维布内预应力值,利用单元生死模拟钢筋混凝土梁在卸载加固和不卸载加固时预应力CFRP的补强加固效果,对11根预应力CFRP加固钢筋混凝土梁进行了数值模拟,并与试验结果比较,得到了基本一致的结论,说明采用ANSYS可以较好地对预应力CFRP加固梁的补强效果进行数值模拟分析,可有效地补充有限的预应力CFRP加固梁的试验数据和实验分析,为实际工程加固设计提供更多的理论依据.     

碳纤维增强复合材料布加固损伤预应力混凝土梁剥离性能试验分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)布用于普通混凝土结构加固性能研究较为深入,而对于预应力混凝土结构加固性能的研究相对较少。为了研究CFRP布加固损伤预应力混凝土结构黏结性能对其受力性能的影响,通过对3根CFRP布加固不同损伤程度的高强预应力钢筋混凝土梁进行静载试验,研究损伤程度及预应力度对其黏结性能的影响。试验发现,试件破坏前CFRP布均发生剥离,达到破坏时,CFRP布完全剥离、拉断或受压区混凝土被压碎。通过CFRP布应变-荷载曲线及试件挠度-荷载曲线分析表明,试件的剥离荷载与其损伤程度呈反比,而与预应力度呈正比。     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

预应力CFRP布加固负载混凝土柱轴心受压性能研究

为开展轴心压力作用下预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固负载圆形截面混凝土短柱力学性能研究,设计制作了11根圆形截面混凝土短柱,其中1根普通混凝土柱为对比柱,其余10根混凝土柱在负载与非负载2种情况下分别利用预应力CFRP布或非预应力CFRP布进行加固。通过轴心加载试验,获得了各试件极限荷载、轴向变形、材料应力变化等试验数据。基于试验数据分析了试件轴心压力作用下的力学性能。结果表明:与普通混凝土柱相比,利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱在二次受力过程中其屈服荷载有显著提高,且提高幅度与CFRP布预应力水平成正比,但极限承载力与CFRP布的预应力水平无关;利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱延性性能有显著提高。     

Flexural strengthening of RC beams with prestressed NSM CFRP rods – Experimental and analytical investigation

The effectiveness of strengthening reinforced concrete (RC) beams with prestressed near-surface mounted (NSM) carbon fiber reinforced polymer (CFRP) rods was investigated. Four RC beams (254 mm deep by 152 mm wide by 3500 mm long) were tested under monotonic loading. One beam was kept un-strengthened as a control beam. One beam was strengthened with a non-prestressed NSM CFRP rod. Two beams were strengthened with prestressed NSM CFRP rods stressed to 40% and 60% of the rod’s ultimate strength. The test results showed that strengthening with non-prestressed NSM CFRP rod enhanced the flexural response of the beam compared to that of the control beam. A remarkable improvement in the response was obtained when the RC beams were strengthened with prestressed (40% and 60%) NSM CFRP rods. An increase up to 90% in the yield load and a 79% in the ultimate load compared to those of the control beam were obtained. An analytical model was developed using sectional analysis method to predict the flexural response of RC beams strengthened with prestressed NSM CFRP rods. The proposed model showed excellent agreement with the experimental results.     

预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁受弯承载力研究

试验浇筑4组再生粗骨料掺量为0%、40%、70%、100%的钢筋再生混凝土梁,根据预应力碳纤维布拉断破坏和剥离破坏的界限加固量,每组对2根钢筋再生混凝土梁进行预裂破坏后,分别进行预应力碳纤维布一层和两层加固,然后对4组钢筋再生混凝土梁进行受弯承载力试验。试验表明：随着预应力碳纤维布加固量的增大,加固梁的受弯承载力增大,梁屈服时,纯弯段受拉区横向裂缝数量增多且宽度较小;随着再生粗骨料掺量的增大,加固梁受弯承载力降低,梁屈服时,裂缝数量减少、宽度增大。最后依据试验结果与平截面假定,结合再生粗骨料掺量对钢筋再生混凝土梁受弯承载力的影响,考虑钢筋再生混凝土梁的二次受力,建立了预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁的受弯承载力计算公式。计算结果表明：受弯承载力计算值与试验值吻合较好,可以为预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁设计提供参考。