自锚CFRP预应力控制及梁抗剪加固机理试验研究

采用自行开发的自锁锚具,进行17根钢筋混凝土T梁预应力碳纤维布抗剪加固试验以及碳纤维布预应力施加试验,探讨本锚固系统预应力损失以及纤维布应变与扭矩的关系以及不同加固方案下试件的抗剪承载力、挠度变化曲线、碳纤维布各条带的应变分布,分析剪跨比、预载水平、预应力水平、混凝土强度等因素对构件受剪承载力的影响。研究结果表明:此锚固方法能够有效地为碳纤维布施加预应力,能够解决碳纤维布剥离破坏问题,大幅度提高加固梁开裂荷载和极限荷载;在一定范围内,受剪承载力与剪跨比和混凝土强度呈正相关关系;在建议预应力范围内,受剪承载力随着预应力水平的提高而提高,预应力的存在克服了预载对非预应力纤维布抗剪加固的不利影响。     

滑坡体预应力锚固效应及变化规律研究

从坡体破坏的摩尔—库仑准则和Hoek-Brown准则入手，分析了预应力施加对碎裂结构岩体抗剪强度的改善机制；结合实际工程，利用锚索的现场应力跟踪监测资料，通过对不同锚固应力、不同时间预应力损失值的相关性分析，提出了预应力损失值的变化规律。     

预应力FRP片材增强RC梁的界面应力分析

粘贴预应力纤维增强复合材料(FRP)片材对土木建筑结构进行加固和修复,可以提高工程效率,改善构件的受力状况.文中从理论分析入手,推导了预应力FRP片材增强钢筋混凝土(RC)梁界面层的剪应力和正应力的计算公式,分析了预应力作用下FRP片材和混凝土之间的界面层的应力分布,并通过有限元对碳纤维簿板(CFL)增强RC梁作了数值实验验证,探讨了初始预应力施加量和CFL厚度对界面应力的影响.理论分析和有限元计算结果表明,当CFL两端无锚固、施加初始预应力为CFL抗拉极限强度的20%时,CFL有发生剥离的危险.     

基于FRP材料的片材锚固系统研究

在现有的纤维增强复合(FRP)材料片材的锚固技术基础上,开发出一套基于FRP材料的波形锚和相应的锚具系统.针对特定的FRP片材,设计并制作了典型的锚具样品,利用该系统在实验室进行张拉试验.试验结果表明:FRP片材破坏时,单层材料比双层的强度利用率高,FRP波形锚能正常工作,片材中的受力不均匀问题是影响和制约锚固体系的主要因素.针对实验中出现的受力不均匀问题,改进了张拉装置,且在FRP片材张拉前每隔一段距离进行涂胶固化,改进后的系统成功应用于加固工程中.     

预应力FRP加固工程结构技术研究进展

围绕国内外预应力FRP加固技术的研究现状以及最新进展,从预应力FRP加固混凝土结构、预应力FRP加固钢结构、预应力FRP加固中关键技术的研究等方面进行了综述。试验研究表明：预应力FRP加固混凝土能显著提高构件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,改善受弯构件在长期荷载的力学性能,提高构件的疲劳寿命;预应力CFRP加固钢梁后,其屈服荷载和极限荷载相对于对比梁都有明显的提高,其提高的程度随着预应力CFRP的用量和预应力水平的提高而增大;预应力CFRP加固对钢梁的刚度提高作用也比较明显,对低强度的钢材,提高效果更明显;采用预应力FRP加固工程结构的关键问题在于预应力的施加体系、预应力控制值、预应力损失和端部的锚固。     

预应力CFL增强RC梁有效预应力研究

粘贴预应力纤维增强复合材料（FRP）对土木建筑结构进行加固和修复,可以提高工程效率,改善构件的受力状况.有效预应力是预应力研究领域中最为关键的参数.本文以碳纤维薄板（CFL）加固RC梁为研究对象,进行理论研究计算有效预应力和采用间接预应力施加方法进行预应力CFL增强RC实验并测得有效预应力。并将理论计算结果与实验结果进行了比较,两结果大体上比较接近,理论计算结果较实验值偏大。     

预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具锚固性能试验研究

采用自主研发的足尺张拉、锚固预应力碳纤维板锚固性能试验装置,对3组预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具试件进行了锚固性能试验,测试了碳纤维板应变和预应力损失。结果表明:合理设计的预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具,可靠锚固碳纤维板的拉伸应变达极限应变的50%,预应力锚固损失小于规范规定计算值,能够满足实际加固工程的锚固要求。     

先张后粘FRP的钢筋混凝土构件抗弯能力分析

针对钢筋混凝土结构外贴FRP进行加固时，FRP材料利用率较低的情况，采用对FRP先张拉再粘贴的办法，以提高构件使用阶段的性能、极限承载力和FRP强度利用率。在试验研究基础上，研究先张后粘FRP加固钢筋混凝土受弯构件的各种破坏类型、加固构件有效预应力、消压弯矩和开裂弯矩的计算方法；分析预应力FRP-RC复合截面多种可能的受弯极限应变组合状态，由界限破坏得出界限配纤率和界限弯矩；根据混凝土最大压应变得出FRP拉断相应的不同极限承我力表达式和混凝土压碎破坏时的极限承载力公式。研究结果表明，试验梁极限荷载计算值与实测值较吻合；所得出的抗弯分析方法和计算公式可供内嵌预应力FRP加固设计参考。     

预应力锚固洞在露天矿山边坡治理工程中的应用研究

预应力锚固洞由传统锚固洞与预应力锚索共同组成,是一种复合抗剪主动支护结构,兼顾传统锚固洞的优势,实现了高预应力、深层加固的功效.以内蒙古某露天矿山边坡治理工程为例,论述了其采用预应力锚固洞,取得了良好的加固效果,为类似边坡工程问题提供参考与借鉴.     

预应力钢板带加固砖砌体墙抗震性能试验研究

为了改善正交钢板带加固砖砌体墙的应力滞后问题,提出在横向钢板带中施加预拉应力,并进行了5片墙体的低周往复荷载试验,得到试件的破坏过程,分析其滞回曲线、骨架曲线、承载力、刚度和延性.结果表明:预应力钢板带加固砖砌体墙能够有效地提高其抗震性能;横向钢板带中的预应力水平在适当范围内提高时,能进一步提高试件的承载力,且对开裂点抗侧刚度几乎无影响,但延性有所下降;提高墙体的负荷水平,试件的承载力和抗侧刚度均增加,延性有小幅下降;当墙体的高宽比提高至1时,加固效果相对较差.此外,基于横向钢板带中应变发展规律的分析,可以发现施加预应力能有效提高材料的利用率.最后,给出了预应力控制的建议值和抗剪承载力计算公式.     

排桩预应力支护结构中锚筋预应力的施工力学

排桩预应力基坑支护结构中预应力锚杆的设计和施工是关系基坑安全大计的关键。工程中同排预应力锚杆张拉锁定值通常是相等的 ,而施工中先张拉锚杆预应力水平在后张拉锚杆预应力施工过程中将发生变化 ,由此导致同排锚杆预应力水平不一致。本文按顺序张拉施工假定 ,研究建立了锚杆预应力施工力学计算模型 ,推导了工程常见的 2～ 4跨腰梁条件下 ,各锚杆预应力施工锁定值 ,按此施工可保证同排锚杆预应力水平的最佳一致性。     

真空辅助成型工艺下纤维增强复合材料与混凝土界面的粘结滑移试验研究

纤维增强复合材料(FRP)与混凝土界面的粘结滑移关系是FRP用于加固钢筋混凝土受力分析的基础。采用真空辅助成型技术(VARI)制作的FRP板条,并外贴于混凝土试块表面,设计了8个单搭接头剪切试验,比较FRP-混凝土界面的粘结性能。考察了混凝土强度、粘结长度、板厚和粘结胶层厚度对VARI工艺下FRP与混凝土界面之间粘结性能的影响。分析基于VARI工艺制作的FRP应变和各个控制因素下局部剪应力的发展规律。计算得到了FRP-混凝土界面的局部粘结剪应力-滑移关系曲线。     

功能梯度材料MFRP锚杆的有限元分析

本文基于FRP包附筋思想,对一种新型的复合功能梯度MFRP锚杆在锚固条件下的受力情况进行了有限元分析。结果表明,功能梯度材料层的引入能够有效降低MFRP锚杆头附近不同截面的正应力,同时改善剪应力的分布,从而使锚杆获得更优的工作状态。     

预应力FRP加固RC梁受弯剥离承载力分析

摘　要: 受弯剥离破坏是预应力纤维加固复合材料（FRP）片材加固受弯钢筋混凝土（RC）构件的主要破坏模式。本文以预应力FRP片材加固RC梁为研究对象,理论推导结合试验验证,分析该类构件由中部弯曲裂缝引起界面剥离的承载力。基于FRP-混凝土界面粘结滑移的双线性模型,推导弯曲裂缝间界面的粘结剪应力,提出了预应力FRP片材加固RC梁由弯曲裂缝引起界面开始剥离以及发生剥离破坏的预测模型。试验结果表明：FRP的预应力越大,加固梁的剥离承载力越高;无论是预应力还是非预应力FRP加固梁,利用本文的剥离预测模型均可得到较好的结果。     

纤维增强聚合物加固带裂缝圆截面木梁的弯曲

对具有纵向贯穿裂缝圆截面木梁全贴纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer, FRP) 布的弯曲加固效果进行了研究. 在组合梁小挠度变形的假定下, 建立了全贴FRP 布加固带纵向贯穿裂缝圆截面木梁弯曲变形的控制方程, 研究了自由端集中载荷作用下FRP 布加固圆木梁的弯曲行为, 并得到了问题的解析解, 分析了FRP 布模量和厚度、梁长细比以及裂缝宽度等因素对FRP 布加固木梁弯曲变形的影响. 数值结果表明, FRP 布加固木梁自由端挠度随FRP 布厚度、弹性模量和剪切模量的增加而减少, 且当FRP 布厚度和弹性模量增加到一定值时, 继续增加其厚度和弹性模量对圆木梁的加固作用已不明显; FRP 布的剪切模量对短粗木梁挠度的影响较大, 且当剪切模量较大时, FRP 布加固可完全消除裂缝因素的影响.     

基于预应力监测的锚固边坡整体稳定性分析

为研究边坡锚索的预应力损失规律及其对边坡整体稳定性的影响,采用智能弦式数码穿心力传感器对多锚加固边坡锚索预应力进行了长期监测,并结合最小耗能原理的塑性极限分析上限法对多锚边坡的整体稳定性进行了分析。研究结果表明：锚索张拉后其预应力均会出现不同程度的损失,作用于每级边坡中上部的锚索其预应力损失程度最大且有明显的波动现象,波动范围为2%~4%,在锚索预应力损失的3个阶段中,快速损失阶段锚索预应力的损失比重最大,约占总损失率的70%~90%;对边坡进行锚索加固虽可以显著提高其整体稳定性,但不应忽略锚索预应力损失的影响;作用于边坡中下部的各锚索是控制边坡整体稳定性的关键,在后期维护中应着重加强边坡中下部各锚索的预应力补偿,以显著提高多锚加固边坡的整体稳定性。     

FRP片材在土木工程中应用的几个关键力学问题

纤维增强复合材料（FRP）由于其优异的力学性能和施工的便捷性而备受国内外土木界的关注，本文结合本课题组的前期工作和国内外的研究现状，对FRP片材（纤维布和纤维薄板）在土木工程中应用的几个关键力学问题－FRP片材增强构件的抗弯强度，抗剪强度，疲劳强度，以及FRP片材与混凝土的界面强度等进行综合和讨论，并试图指出今后有关FRP片材增强钢筋混凝土构件力学性能的研究方向。     

光纤光栅自感知钢绞线在后张有黏结预应力结构中的监测

有效监测后张法有粘结预应力结构在施工过程中产生的短期预应力损失大小是评估整个预应力结构安全性的重要手段。基于对现有预应力损失监测难题及预应力损失计算的理论分析,提出了光纤光栅自感知钢绞线短期预应力损失的监测技术。基于此技术,有效监测了直线及曲线孔道梁的短期预应力损失,并与应变片监测值及理论计算值进行比较。监测结果表明：直线孔道梁短期预应力损失率约10% ,曲线孔道梁短期预应力损失约24% ;对比理论计算值,应变片的误差最大接近10.01%,且同一测点处不同应变片最大差值接近10%,数据离散型较大,而光纤光栅监测到的梁内最终有效应力误差最大仅为4.60%,且在监测过程中始终保持良好的监测性能,可见光纤光栅传感器相比电阻应变片更适合体内预应力监测。