FBG传感器实时监测CFRP加固RC梁荷载效应研究

用埋入布拉格光栅（FBG）光纤传感器的CFRP加固RC梁可实现加固和实时健康监测双重功能。通过监测RC梁承载过程中FBG传感器波长来监测CFRP层应变，根据加固梁实时荷载效应计算理论得出受拉钢筋、压区混凝土的实时应变和实时测算荷载。通过4根RC梁的荷载效应实验发现，FBO光纤传感器与传统应变片有完全一致的线性关系；计算所得RC梁受拉钢筋、压区混凝土实时应变和实时荷载与实测值都吻合得较好。     

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．     

体外CFRP筋加固混凝土梁抗弯性能试验

目的 研究体外CFRP筋加固钢筋混凝土简支梁的抗弯性能,探讨体外预应力CFRP筋加固混凝土梁抗弯承载力的计算方法.方法 通过对13根体外CFRP筋加固试验梁的静载试验,分析加固梁的破坏形态、裂缝开展、挠度、混凝土应变、体内受拉钢筋和体外CFRP筋应变的变化情况,对比分析各种因素对加固梁极限荷载的影响.结果 加载过程中,跨中截面混凝土的平均应变沿梁高基本呈直线分布;当体外CFRP筋弯折角度大于10°时,对梁体抗弯性能不利;随着混凝土强度的提高,加固梁抗弯承载力的提高不明显.对于体内受拉钢筋配筋率较大的梁,采用体外预应力CFRP筋加固效果并不明显.结论 体外CFRP筋加固钢筋混凝土梁梁体的平均应变仍符合平截面假定,在实际加固工程中应该考虑带载水平的影响,对于忽略二次效应后的体外预应力CFRP筋加固体系,抗弯承载能力可进行简化计算,简化计算结果与实测结果吻合较好.     

CFRP粘贴双筋钢筋砼矩形梁截面延性系数计算

采用混凝土非线性应力应变关系并考虑受压钢筋的影响,推导出CFRP粘贴钢筋混凝土矩形梁截面延性系数的计算公式,讨论CFRP加固量、配筋率等因素对梁截面曲率延性的影响。     

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.     

CFRP粘贴双筋钢筋砼矩形梁截面延性系统计算

采用混凝土非线性应力应变关系并考虑受压钢筋的影响。推导出CFRP粘贴钢筋混凝土矩形梁截面延性系数的计算公式。讨论CFRP加固量，配筋率等因素对梁截面曲率延性的影响。     

CFRP加固中(重)度劣化钢筋混凝土梁抗弯性能

通过对中度和重度劣化的钢筋混凝土梁黏贴碳纤维(CFRP)加固补强,研究混凝土劣化及钢筋锈蚀同时存在状况下加固梁正截面抗弯性能变化规律,探讨钢筋混凝土梁劣化程度、CFRP用量对加固效果的影响.结果表明:CFRP加固劣化梁正截面受弯时有CFRP拉断和CFRP黏结层剪断2种典型破坏模式;加载初期,加固梁承载力满足平截面假定,后期则不满足,且容易发生脆性破坏;位移延性系数μ_△随试验梁劣化程度增加而缓慢降低.破坏时,CFRP拉应变小于极限拉应变.结合试验结果和理论分析,有针对性地建立了与两类典型破坏模式相适应的加固梁正截面受弯承载力计算模型,分析了CFRP用量对加固效果的影响并提出了加固时机确定方法.     

超薄型防火涂料保护下CFRP加固砼梁耐火设计

随着CFRP在混凝土结构加固中的广泛应用,其防火问题引起关注.但是目前关于高温下CFRP加固构件的防火性能研究成果相对较少.本文以当前国内外研究成果为基础,用有限元程序对加固构件进行了高温下的传热分析和力学分析,运用有限元程序在计算机上再现了防火试验的全过程.研究了荷载比、CFRP加固量、防火材料厚度以及混凝土保护层厚度等因素对CFRP加固梁耐火极限的影响规律,并得到了采用超薄型防火涂料保护的CFRP加固钢筋混凝土梁的耐火极限,为CFRP加固砼梁的防火设计提供了依据.     

CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法

为完善CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法,一方面基于粘结-滑移理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝间距和宽度公式进行推导,提出了适用于计算CFRP布加固钢筋混凝土梁和有粘结预应力混凝土梁裂缝宽度的理论分析方法;另一方面又按照传统钢筋混凝土结构裂缝分析思路,在平均裂缝宽度lm计算公式中引入CFRP布和有粘结预应力筋影响项,在裂缝宽度wm计算公式和钢筋应力不均匀系数ψ的计算公式中引入考虑CFRP布和有粘结预应力筋作用的影响系数δf,并给出相应半理论半经验公式.两种分析方法的计算结果与试验结果吻合较好.     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力分析

混凝土结构加固技术一直是国内外研究的热点问题.近年来纤维增强复合材料被广泛应用于混凝土结构加固中.通过对预应力碳纤维(CFRP)布加固钢筋混凝土梁的受力过程进行分析,结合我国现行规范,假定加固梁的截面应变符合平截面假定,依据不同阶段的平衡方程、几何方程和物理方程,系统推导出每个阶段钢筋混凝土梁截面的弯矩-曲率关系式和抗弯承载力计算式.     

GFRP筋混凝土梁受弯性能试验

为改善GFRP(glass-fiber reinforced polymer)筋混凝土梁裂缝宽度较大的缺陷,提出一种将GFRP筋穿入金属波纹管并灌注水泥基高强灌浆料的新型构造措施,内部高强水泥基灌浆料与GFRP筋的黏结性能较好,共同参与受拉,外部金属波纹管可约束内部黏结裂缝的扩展,并增强与混凝土之间的黏结作用,进而减小GFRP筋混凝土梁的裂缝宽度.为验证其可行性,对配置钢筋、拉挤GFRP筋以及新型构造措施GFRP筋的6根简支梁开展了单调加载受弯试验,考察了GFRP筋混凝土梁在正常使用极限状态下的裂缝分布、平均裂缝间距以及平均裂缝宽度的发展规律.试验结果表明:与普通拉挤GFRP筋相比,新型构造措施可减小梁在使用阶段的裂缝宽度,延缓顺筋裂缝的出现;新型构造措施GFRP筋混凝土梁可满足各国规范0.5 mm最大裂缝宽度的限值规定,普通GFRP筋混凝土梁则不能满足要求;当GFRP筋配筋率接近或大于界限配筋率时,梁表现为首先混凝土受压破坏、最后FRP纵筋受拉断裂的失效模式,其受弯承载力高于钢筋混凝土梁,破坏前有较大的变形能力,平均挠跨比约为1/56.     

预应力CFRP加固混凝土梁抗弯承载力分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有高强、质轻、工艺优和耐腐蚀等优点,在混凝土结构加固领域的应用日趋广泛。本文对预应力碳纤维布加固混凝土梁的受弯承载力进行了初步分析,提出了碳纤维布预应力加固后构件抗弯承载力的计算公式。分析与试验结果表明,与非预应力结构相比,预应力CFRP加固混凝土结构可有效利用碳纤维材料高强度的特性,构件的抗弯承载力和刚度得到进一步提高。     

锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能

对8根模拟锈蚀钢筋混凝土梁进行了高周疲劳试验,研究和探讨了模拟锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能。结果表明,交变荷载作用下试件的斜裂纹出现并迅速发展成主裂缝;模拟锈蚀钢筋混凝土梁多在端部发生剪切疲劳破坏;试件的挠度发展、裂缝分布与破坏形态密切相关;随循环次数增加,锈蚀主筋的最大、最小应力不断增长,应力幅值基本不变;混凝土的最大、最小压应变快速增长,应变幅值平稳增长;试件的疲劳寿命具有较大的离散型;同等条件下,锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命往往比锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳寿命长。     

配置高强钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对8根配置500MPa钢筋和4根配置400MPa细晶钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,观测试件的裂缝发展过程,了解此类构件的裂缝特点,为工程中推广应用500MPa钢筋和400MPa细晶钢筋提供试验依据。试验结果表明,配置500MPa钢筋和400MPa细晶钢筋的受弯构件裂缝发展规律与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,但在正常使用状态下,按照现行混凝土结构设计规范对此类构件进行裂缝宽度验算,计算值均大于试验值。同时,结合其它67根配置高强钢筋的混凝土梁试验数据,评估了现行混凝土结构设计规范裂缝宽度公式的适用性,并在该规范的计算模式基础上,提出平均裂缝间距及短期最大裂缝宽度计算的修正公式,修正公式的计算结果与试验结果符合较好。     

预应力碳纤维筋混凝土梁张拉损失的试验研究

根据张拉前后预应力碳纤维筋的应变实测数据对 5根无粘结预应力碳纤维筋混凝土梁试件张拉前后的预应力损失情况进行了研究 ,结果表明造成预应力损失的主要原因是锚具变形、砼收缩以及分批张拉 ,相应的提出了配置普通粘结钢筋等措施     

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁的性能试验

为研究碳维纤复合材料（CFRP）加固初始损伤钢筋混凝土梁的性能,进行了17片试验粱的加载试验。结果表明：腐蚀损伤、预加载损伤对CFRP加固试验梁的性能影响不大;同时黏贴纵、横向CFRP加固对试验梁的极限承载力提高效果显著;CFRP的加固作用主要体现在梁开裂以后的工作阶段;有腐蚀和预加载损伤的CFRP加固试验梁的荷载一挠度曲线接近双直线的折线形状;梁的承载试验结果略高于按照中国《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》（CECS146：2003）中抗剪承载力公式计算的结果;出于安全考虑。CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗剪承载力公式可参照该规程,并引入合适的折减系数。     

配置500MPa钢筋的混凝土梁受弯性能试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对14根配500 MPa钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,了解其受弯破坏形态、受弯承载力、裂缝分布及变形等情况,为工程中推广应用500MPa钢筋提供试验依据。同时对其中6根配置表层钢筋的混凝土梁进行受弯承载力、裂缝形态及变形的对比分析。试验结果表明,此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,可按照现行《混凝土结构设计规范》计算试验梁受弯承载力和变形,但裂缝宽度计算值偏大。同时,在构件的混凝土保护层中配置表层钢筋能有效控制裂缝间距和裂缝宽度,并能在一定程度上提高构件的刚度。根据试验结果,建议了此类构件的裂缝间距和裂缝宽度计算公式。     

FRP加筋混凝土短柱受压性能试验研究

纤维聚合物筋FRP(Fiber Reinforced Polymer)的耐腐蚀、抗拉强度高、重量轻、非磁性等特点使其在土木工程中的应用前景十分广阔.首先对我们自己研制的GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)筋和CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋进行了常温下的受压试验,得到了GFRP筋和CFRP筋的抗压强度与抗压弹性模量;然后对GFRP、CFRP、CFRP与GFRP混合加筋混凝土短柱以及钢筋混凝土短柱进行了轴心受压试验,得到了加筋混凝土短柱的极限承载力、荷载-变形关系曲线、破坏形式和加强筋与混凝土的荷载-应变分布曲线,并将试验结果进行比较.结果表明:在没有约束的条件下,GFRP筋的抗压强度高于CFRP筋;在有约束的条件下,CFRP加筋混凝土短柱的抗压强度高于GFRP加筋混凝土短柱的抗压强度;FRP加筋混凝土短柱的抗压强度高于钢筋混凝土短柱的抗压强度;FRP加筋混凝土短柱的协同工作性和钢筋混凝土短柱的协同工作性相比较差.