GFRP加固高强混凝土柱偏压性能的实验研究和有限元分析

为研究ＧＦＲＰ加固高强混凝土柱偏压性能,对10根ＧＦＲＰ加固高强混凝土柱试件进行偏压试验 研究以及有限元分析,试验参数有偏心距、加固方式（横向约束加固、纵向抗弯加固、混合加固）、加固层 数。得到了加固柱的极限承载力、荷载－挠度曲线、ＧＦＲＰ应变分布、裂缝的发展情况和破坏形态等。分 析结果表明,横向粘贴ＦＲＰ显著提高小偏心试件的承载力和延性,对大偏心试件承载力的提高不明显。 纵向粘贴ＦＲＰ可以明显提高大偏心试件的承载力,但会增加试件破坏的脆性。混合加固大偏心试件效 果最好,混合加固小偏心试件优势不明显。     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土偏心受压柱的试验研究

为研究粘贴玄武岩纤维布(BFRP)的钢筋混凝土矩形偏心受压柱的力学性能,制作了9根粘贴玄武岩纤维布(BFRP)的钢筋混凝土矩形偏心受压柱。通过考虑纵向纤维布的层数、横向纤维布的宽度、间距、层数等不同参数的变化,分析探讨了加固前后柱的破坏形态、承载力及延性。结果表明:纵向受拉侧粘贴BFRP可以明显提高构件的承载力,但不能明显改善柱子的延性。若加上横向纤维箍后,却能极大地改善柱子的力学性能。而且在相同加固量情况下,条带分条宽度越小、加固净距越小,加固效果越明显。最后还提出BFRP加固钢筋混凝土偏压柱的理论计算公式。     

不同表面处理混凝土短柱的徐变试验

通过对轴心受压素混凝土柱、表面涂胶混凝土柱和CFRP约束混凝土柱受力变形性能的长期观测,研究了不同表面处理混凝土轴心受压短柱在长期荷载作用下的徐变发展规律。结果表明:其他条件相同时,CFRP约束混凝土柱的徐变与涂胶混凝土柱的相近,均较素混凝土柱小约20%。CFRP约束混凝土柱的徐变减小,主要是粘贴CFRP布时的胶层所致而非核心混凝土的约束效应。采用ACI209R(92)和CEB-FIP(MC90)两种徐变模型进行理论计算,并提出了基于ACI209R(92)模型的CFRP约束混凝土徐变修正计算式,试验数据与理论预测模型吻合良好。     

预应力CFRP加固钢筋混凝土梁的受力试验

采用预应力碳纤维布(CFRP)、非预应力CFRP加固钢筋混凝土梁与未加固对比梁进行受力试验,分析了预应力CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏特征,研究CFRP预应力和混凝土预裂对加固钢筋混凝土梁的裂缝、挠度、混凝土和CFRP应变、开裂荷载、屈服荷载和极限荷载的影响。结果表明:对CFRP施加预应力可充分发挥其高强的特性;预应力CFRP可明显增强加固钢筋混凝土梁的抗弯性能,提高开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,提高截面抗弯刚度,增大极限破坏时的挠度和延性,减小裂缝宽度和延伸长度;混凝土预裂将在一定程度上降低预应力CFRP对加固梁抗弯性能的增强作用。     

芳纶纤维布加固小偏压混凝土柱试验研究

对芳纶纤维布(AFRP)横向约束的混凝土矩形小偏心受压柱进行了静载性能的试验研究,测得了小偏心受压柱加固后的极限承载力、混凝土的荷载—应变曲线、AFRP的荷载—应变曲线,研究了AFRP环向约束钢筋混凝土柱对延性的提高作用,分析了在纤维布用量相同时,条带宽度、间距对加固效果的影响。在此基础上,提出了相应的分析方法和计算公式,试验结果与计算值吻合良好。     

BFRP与CFRP加固混凝土梁抗弯性能试验研究

通过6根BFRP加固梁和3根CFRP加固梁的抗弯性能对比试验,分析了FRP类型、FRP粘贴层数和混凝土强度等级对加固梁抗弯性能的影响。试验结果表明,梁的抗弯承载力和抗弯刚度随FRP强度、FRP粘贴层数及混凝土强度等级的增加而提高,但不成线性关系;U型箍锚固量相同的情况下,CFRP加固梁较BFRP加固梁更容易发生锚固失效;对于加固梁承载力的加固效果,粘贴1层CFRP布优于粘贴1层BFRP布,但劣于粘贴2层BFRP布。     

预应力玻璃纤维布加固已损混凝土梁的试验研究

提出粘贴预应力玻璃纤维布加固混凝土梁的技术。设计了5根不同加固情况的混凝土梁,分别试验观测其正截面受弯承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,裂缝开展情况及破坏现象,分析加固梁的受力特点以及受力性能,探讨不同受损程度对加固效果的影响,提出了实用技术与建议。     

L形混凝土偏心受压柱力学性能数值分析

异形柱与矩形柱相比有明显的优势。为了研究Ｌ形混凝土偏心受压柱的性能,采用非线性有 限元软件ＡＢＡＱＵＳ,对其受力性能进行模拟分析。建立了Ｌ形混凝土柱的有限元模型,计算值与试验值 吻合较好。利用该模型研究了偏心距、荷载加载角度,对Ｌ形混凝土偏心受压柱受力性能的影响。结果 表明偏心距及荷载加载角度对Ｌ形混凝土柱受力性能均影响较大。     

TRC加固水工偏心受压结构的抗裂性能初探

为研究纤维编织网增强混凝土(Textile reinforced concrete,简称TRC)加固偏心受压水工结构的抗裂性能,对6根偏压短柱进行试验,研究了配网率和前期受力对TRC控制偏心受压结构裂缝的影响,在此基础上,建立了TRC加固下的偏心受压结构的裂缝扩展理论,进一步分析了裂缝的扩展规律。研究结果表明:对于一次受力结构,以基体材料开裂、受拉钢筋屈服为界限点裂缝呈现出3个扩展阶段;对于二次受力结构,滞后应变(前期受力历史造成)小于基体材料开裂应变时,裂缝扩展以加固点、基体材料开裂和受拉钢筋屈服为界限点呈现出4个扩展阶段,而当滞后应变大于基体材料开裂应变时,裂缝扩展以加固点、受拉钢筋屈服为界限点呈现出3个扩展阶段;在扩展阶段转变处,裂缝扩展速率(偏压荷载与裂缝扩展深度的比值)突增,但是在同一阶段内裂缝扩展速率逐渐减小;采用TRC可以有效地控制偏心受压结构主裂缝的发展,配网率越高,裂缝分布越均匀,条数越多,间距和扩展速率越小;前期受力对采用TRC抑制裂缝深度扩展的影响明显,而对抑制裂缝宽度扩展的影响较轻,总体而言前期受力历史越大,效果越差。     

预应力碳纤维布与钢板复合加固混凝土受弯构件

为提高碳纤维布利用程度,改善被加固混凝土受弯构件的受力性能,提出采用粘贴预应力碳纤维布和粘贴钢板复合加固技术.简单介绍了对碳纤维布具有张拉与锚固功能的新型"拉锚一体化"技术和机具,对5根不同加同情况的混凝土梁进行静力加载试验,观察、分析了不同加固情况构件的破坏过程、正截面受弯承载力、荷载一挠度曲线、裂缝开展情况及破坏现象,分析这种复合加固方法的受力特点以及所加固梁的受力性能,提出了具有一定工程实用价值的技术方法与建议.     

预应力碳纤维布加固梁斜截面承载力实验与分析

为提高被加固混凝土梁的抗剪承载力,提出在梁底粘贴预应力碳纤维布和在梁端部两侧粘贴碳纤维布复合加固技术。设计了5根无腹筋混凝土梁,进行静力加载试验,试验分析不同加固方式对混凝土梁的抗剪承载力影响,同时对复合加固混凝土梁的斜截面承载力进行理论分析和推导,建立了实用的理论计算公式,理论计算结果与试验数据符合较好。     

预应力碳纤维布加固无腹筋混凝土梁试验研究

为改善被加固混凝土梁的抗剪性能,提出在梁底粘贴预应力碳纤维布和在梁端部两侧粘贴碳纤维布复合加固技术.本文设计了五根无腹筋混凝土梁,进行静力加载试验,试验分析预应力碳纤布加固后的斜截面受力性能,研究不同加固方式对混凝土梁的抗剪承载力影响,提出了具有一定工程实用价值的技术结论与建议.     

CC+CFRP约束对钢筋混凝土方柱力学性能的影响

为探究CC(Concrete Canvas,混凝土帆布)+CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic,碳纤维增强复合材料)约束对钢筋混凝土方柱力学性能的影响,设计了8组16个CC+CFRP联合加固的钢筋混凝土方柱轴心受压试验。分析了CFRP条带约束、全包约束和CFRP包裹层数对CC+CFRP联合加固柱破坏形态、承载力和延性的影响。研究结果表明:联合加固下CFRP的约束方式和包裹层数对钢筋混凝土方柱的力学性能有显著影响;在承载力提升方面,CFRP条带包裹要优于整体包裹,且CFRP包裹层数为2时的承载力提高幅度最大;在变形方面,CC的存在能够改善柱的破坏形态,提高试件的延性和变形能力。研究成果对于减轻内部钢筋腐蚀及提高混凝土结构的耐久性有一定参考价值。     

外贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁试验研究

采用试验和有限元分析相结合的方法,分析了外贴CFRP布加固梁的承载能力、变形特性、破坏形式和CFRP布加固承载机理.研究表明:外贴CFRP布加固能有效地提高钢筋混凝土梁的承载能力;CFRP布加固梁的刚度随CFRP布粘贴层数的增加而增加;CFRP布的高强特性在受拉钢筋应力水平较高时发挥得较充分;CFRP布加固不仅可以提高钢筋混凝土梁的承载能力,而且可以大幅度地提高其安全储备.     

碳纤维加固钢筋混凝土梁受弯性能非线性有限元分析

研究混凝土、受拉钢筋和CFRP在开裂、屈服、破坏各阶段的工作状态和受力特点,对认识CFRP加固机理和性能有着重要意义。应用ANSYS建立碳纤维加固钢筋混凝土梁有限元模型,利用单元生死技术模拟CFRP的不同工作状态,对试件梁开裂、屈服、破坏全过程进行非线性有限元分析。分析表明:在钢筋屈服后,CFRP加固钢筋混凝土梁在后期抗弯刚度、延性和极限承载能力方面均有增强;在结构承受较大初始荷载情况下,二次受力问题对加固梁的抗弯刚度、极限承载能力、延性存在一定影响;由于CFRP是在钢筋进入屈服阶段,应力停止增长后才发挥巨大作用,二次受力时的加固也能取得较好效果;分析结果与实测数据吻合。     

基于概率的圆形RC桥墩性能指标量化分析

为了实现桥梁结构基于性能抗震设计,需要给出RC桥墩各等级性能水平下墩顶侧移率限值的量化定义。将RC桥墩抗震性能水平按完好无损、轻微损伤、中等损伤和严重损伤等损伤状态划分为四个等级。建立了RC桥墩各等级性能水平下墩顶侧移率计算公式,基于搜集到的74个圆形RC桥墩拟静力试验结果,通过多元回归分析,得到计算公式中轴压比、剪跨比和配箍特征值的相应系数。考虑计算公式中认知不确定性,采用K-S方法,对各等级性能水平下墩顶侧移率概率分布模型进行分析,结果表明,在5%重要性水平下概率分布模型服从对数正态分布。     

预应力CFRP加固断丝PCCP的试验与仿真研究

针对预应力钢筒混凝土管(PCCP)断丝问题,提出一种创新的加固技术,即外部缠绕预应力碳纤维布(CFRP)加固。利用一根长6 m、内径1.4 m的PCCP管道,选取不同截面进行对比试验,对所提加固方法效果进行了验证。之后,基于有限元方法(FEM),建立了预应力CFRP加固断丝PCCP三维模型,并将仿真结果与试验进行了对比评估,分析了CFRP预应力水平和层数对管道受力性能的影响。研究结果表明,经预应力CFRP加固后的管道承载能力明显提高;断丝与加固对管道的影响范围有限,约为其宽度的3倍;断丝15%的管道经2层、4层和6层预应力为10%的CFRP加固后,承载能力可分别提高65.6%、103.1%和162.5%。     

基于有效翼缘内板筋影响的ＲＣ框架结构破坏机制分析

有效翼缘内楼板钢筋对梁端抗弯承载力的加强作用是现浇楼板影响“强柱弱梁”破坏机制实现的一个重要因素。为研究这一因素,运用ＯｐｅｎＳＥＥＳ有限元软件建立一个中间为走道的三跨５层ＲＣ框架结构,运用梁有效翼缘公式计入板中钢筋的抗弯作用,并优化结构节点配筋;最后对有限元模型输入不同地震作用,通过模型的位移响应判断结构安全性,通过分析梁柱出铰情况判断其破坏机制。结果表明结构实现了“强柱弱梁”破坏机制,在ＲＣ框架结构设计时可以结合梁有效翼缘公式计算板筋面积并调整梁柱节点配筋,对结构进行配筋优化。     

CFRP外包膨胀混凝土组合梁的抗弯性能

预应力混凝土结构在抗裂和抗渗方面都有着天然的优势,然而复杂的张拉工艺和严格的锚具制作制约了其在实际工程中的应用和发展。为研究出新型预应力结构,提出了CFRP外包膨胀混凝土组合梁技术,并对5根膨胀混凝土组合梁(SHCC)和5根普通混凝土组合梁(PCC)进行了抗弯性能试验研究。试验主要考虑了混凝土的种类、CFRP片材的层数和布置形式。试验结果表明,在CFRP增强方式相同的情况下,SHCC试件比PCC试件表现出了更好的延迟开裂、控制裂缝宽度和承受荷载的能力。组合梁的承载力随CFRP配筋率的增加而增大,然而过大的配筋率会使组合梁的破坏形态由弯曲破坏向弯剪破坏转变。在配筋率相同的条件下,相比CFRP对称布置,偏心布置CFRP组合梁试件表现出的抗弯性能更加优越。