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。     

锈蚀混凝土梁承载力退化的试验研究

通过试验研究了锈蚀混凝土梁承载力的退化.试验中,共浇铸和试验了58个梁以调查钢筋锈蚀程度、锈蚀电流密度、水灰比和保护层厚度对梁承载力退化的影响.结果表明:当纵向裂缝宽度小于0.01mm时,梁承载力有较小程度的提高,但当纵向裂缝宽度大于0.01mm时,梁承载力随着纵向裂缝宽度的增大而减小.梁承载力退化速率随着锈蚀电流密度和保护层厚度的增大而减小,但随着水灰比的增大而增大.     

外贴纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪试验研究

针对汶川地震灾区大量由于剪切损伤亟待修复的结构,研究了外贴玻璃纤维布(GFRP)或碳纤维布(CFRP)加固矩形截面梁的剪切破坏问题.通过对5根钢筋混凝土梁的加固试验,研究外贴纤维布对加固梁的破坏形态、刚度变化,裂缝开展情况及极限承载力的影响,并对不同的加同方法、配箍率和截面高度对抗剪加固效果的影响进行了分析.试验结果表明,外贴纤维布加固可明显提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力和变形能力,并使梁的整体刚度得到提高;相对于CFRP加固,GFRP可显著提高加固梁的延性,增加纤维布的利用率.试验梁的截面高度越小,CFRP加固后其变形能力明显提高,但极限承载力却有所降低;同时,配箍率越大,加固梁的开裂倚载和极限荷载提高越明显,但加固梁的延性越差.最后,根据混凝土构件中各材料的应力-应变关系和变形协调原理,建立了实用的理论计算公式,理论计算结果与试验结果符合较好.     

铆粘钢板加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究

笔者通过6根采用铆粘钢板加固的钢筋混凝土梁和1根未加固对照梁的受弯性能试验对比,分析了铆粘钢板加固梁正截面的受力特点以及承载能力、裂缝开展、刚度变化和加固效果,并与对照梁进行了对比,提出了铆粘钢板加固钢筋混凝土梁的受弯承载力建议计算方法．     

损伤状态下混凝土梁钢板加固试验研究

为研究受损钢筋混凝土梁采用粘贴钢板加固方法后承载力的变化,制作了2根混凝土梁试件.首先将试验梁加载开裂至正常损伤状态并测量对应的最大裂缝宽度,然后将其中一根梁按照规范设计方法进行加固处理,随后对试验梁进行抗弯承载力试验.在试验中通过采集应变、挠度和裂缝宽度等数据,综合评价钢板加固方法的效果.并通过比较各种材料应变随荷载的发展曲线,分析钢筋应变与钢板应变变化协同关系,验证平截面假定是否成立,最后通过各规范所提供的设计方法,将计算结果与试验结果进行对比分析.结果证明:粘贴钢板加固方法对提高受损钢筋混凝土梁的抗弯承载力具有显著效果,加固梁相对于未加固梁承载力提高58.2%;通过试验数据与规范计算结果的对比,可认为现有设计方法具有一定的安全性.研究内容和结果可以为规范公式的使用提供理论依据,也为实际工程钢板加固设计和施工提供参考.     

铆粘钢板加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

通过6根采用铆粘U形钢板加固的钢筋混凝土梁和2根未加固对照梁的受剪性能对比试验,与对照梁进行对比,分析了铆粘钢板加固梁斜截面的受力特点以及承载能力、裂缝开展、刚度变化和加固效果,提出了铆粘钢板加固钢筋混凝土梁的受剪承载力计算方法.试验研究结果表明,该公式具有较好的适用性.     

锚贴钢板加固钢筋混凝土梁受弯性能的试验研究

提出了一种锚贴钢板加固方法,通过2根采用锚贴钢板加固的钢筋混凝土梁(1根采用粘贴钢板加固的梁和1根对照梁)的受弯性能试验,分析了锚贴钢板加固梁的受力特点以及加固效果,并与粘贴钢板加固梁和对照梁进行了对比.试验研究结果表明,与粘贴钢板加固相比,锚贴钢板加固具有施工工艺简单、加固效果好,加固质量容易保证等优点,是一种新的有广泛工程应用前景的加固技术.     

预应力CFRP布加固负载混凝土梁受剪性能试验

为研究负载状态下利用预应力碳纤维布加固混凝土梁斜截面受剪性能,根据配箍率的不同制作3组共计12根钢筋混凝土梁,每组选择1根混凝土梁进行单点加载受剪试验,获取极限受剪承载力及裂缝分布等试验数据.对另9根梁预加载至极限受剪承载力的0.4倍,在持荷状态下对试验梁弯剪区段利用预应力碳纤维布加固.完成这9根梁负载加固后的斜截面二...     

混杂纤维增强RPC加固混凝土梁抗弯性能

为了研究混杂纤维增强活性粉末混凝土(HFRPC)的加固效果,进行了高强钢筋HFRPC加固普通钢筋混凝土梁抗弯性能的试验和理论研究,并与未加固梁比较。共完成7根梁抗弯试验,其中1根是未加固梁,6根为HFRPC加固梁。变化参数为:HFRPC厚度、HFRPC与旧混凝土界面粘结方式和粘贴纤维布等。试验结果表明:采用高强钢筋HFRPC加固梁能有效提高抗弯承载力,HFRPC加固层与旧混凝土粘结牢靠,未发生脱粘破坏;HFRPC加固层裂缝数量众多、宽度明显减小;旧混凝土表面经凿坑处理比凿沟处理的加固梁承载力更大;HFRPC中配置高强钢筋,能发挥高强钢筋优势;HFRPC加固层厚度40 mm比30 mm梁抗弯承载力提高5%;采用纤维布箍约束新旧混凝土,可阻止弯曲裂缝扩展,峰值荷载后承载力下降较慢。最后,给出了加固梁开裂荷载、屈服荷载和极限承载力计算公式,计算值与试验结果吻合较好。     

锈蚀对外包钢板加固钢筋混凝土桥墩的影响

建立二维弹塑性有限元模型研究外包钢板加固钢筋混凝土桥墩在底部附近钢板发生锈蚀情况下的极限承载力变化规律。首先通过与试验结果的比较,验证本文所采用的有限元分析方法的准确性与有效性。然后以实际桥墩P2柱的底部附近钢板锈蚀率、锈蚀模式为变化参数,研究不同翼缘和腹板锈蚀率下桥墩的极限承载力、混凝土裂缝开展范围、钢板的屈服区域特点等。研究结果表明,桥墩的极限承载力随底部附近钢板的锈蚀率增大而减小,均匀锈蚀模式下的钢板锈蚀率与桥墩极限承载力之间呈现明显的线性相关关系,而腹板的不均匀锈蚀模式引起的极限承载力劣化远大于均匀锈蚀模式。     

锈蚀钢筋混凝土黏结滑移本构模型及数值模拟应用

为研究纵筋与箍筋共同锈蚀对钢筋混凝土黏结性能的影响,采用电渗—恒电流—干湿循环的加速锈蚀方法对25个钢筋混凝土（RC）试件进行锈蚀,进而对其进行拉拔试验,研究了纵筋锈蚀、箍筋锈蚀、保护层厚度和箍筋间距等参数对黏结性能的影响规律。分析了锈蚀对混凝土与钢筋界面间黏结力的影响,将黏结性能退化归因于材料性能退化和约束效应退化,基于试验数据,建立并验证了一个考虑设计参数、纵筋及箍筋共同锈蚀的修正黏结滑移本构模型。结合所提本构模型及微元算法建立了锈蚀纵筋应力-滑移模型,基于OpenSees平台,将所建模型应用于零长度截面单元中,通过串联纤维梁柱单元与零长度截面单元建立了考虑黏结滑移变形的锈蚀RC构件数值模型,根据锈蚀RC柱拟静力试验数据对该模型的准确性进行验证,并采用仅考虑锈蚀损伤的纤维模型进行辅助验证。结果表明:混凝土与钢筋界面间黏结力随锈蚀程度的增加呈先上升后下降的趋势,增加保护层厚度可略微增加黏结强度,而箍筋加密对黏结强度提升明显;与纤维模型相比,所建锈蚀RC纤维模型承载力、累计耗能和极限位移误差分别降低12.8%、23.5%和14.2%,表明所建模型可合理计算钢筋滑移的贡献且准确预测锈蚀RC柱地震整体响应。     

复合材料加固混凝土梁斜截面承载力的研究

外粘贴纤维复合材料(FRP)加固钢筋混凝土梁的斜截面承载力与加固方式、FRP材料、FRP-混凝土界面应力和混凝土梁的原始参数有关。针对汶川地震中大量的斜截面破坏问题,分析了不同的加固方式、加固材料、配箍率、剪跨比和混凝土强度等参数对加固效果的影响。结果表明:FRP综合加固后混凝土梁斜截面承载力和变形能力明显提高,混凝土裂缝扩展延缓,加固效果明显;其中剪跨比和混凝土强度对加固后梁的挠度影响较大,而配筋率对加固后梁的承载力和变形能力均有较大影响,但对承载力影响最明显。同时对外贴FRP加固后混凝土梁的斜截面承载力进行理论分析,通过与已有的理论计算公式相比较,理论计算结果与试验结果符合较好。     

预应力 CFRP 布加固负载混凝土梁抗裂性能分析

为开展预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固混凝土受弯构件时对正截面裂缝影响的研究,设计制作了配筋率不同的2组共计8根试验梁。在承受40％极限荷载的基础上利用预应力CFRP 布对试验梁正截面进行加固,并完成其静载试验,获得混凝土受弯构件在前期加载和加固后的二次受力过程中弯曲段裂缝分布、裂缝宽度和高度的试验数据。在试验数据的基础上,通过理论分析,提出了与《混凝土结构设计规范》相协调的预应力 CFRP 布加固负载混凝土梁弯曲段裂缝平均间距和最大裂缝宽度的计算公式。研究结果表明：二次受力过程中,预应力 CFRP 布能有效抑制裂缝的开展,且随着预拉应力的增加,裂缝平均间距和裂缝宽度均减小。     

混凝土结构碳化寿命的时变可靠度分析

在一般大气环境下,混凝土结构的耐久性问题主要是由于碳化引起的钢筋锈蚀问题.碳化造成混凝土结构从新建到最终失效破坏过程包括:混凝土中钢筋开始发生锈蚀;混凝土保护层开始出现顺筋裂缝;裂缝宽度达到不容许值或混凝土保护层锈胀剥落等三个阶段.采用拟Monte-Carlo随机模拟方法,计算了以上述三个状态作为极限我状态所对应的时变失效概率,计算结果令人满意.该方法可以应用于混凝土结构受钢筋腐蚀破坏的耐久性寿命预测中.     

高温下FRP加固钢筋混凝土板非线性分析

为了给FRP加固钢筋混凝土板的耐火性能研究提供数值计算方法,实现FRP加固板高温下的热-力学耦合分析,在合理选取混凝土、钢筋及FRP材料力学性能参数的基础上,编制了FRP加固板高温下的非线性有限元分析程序,程序的有效性得到了已有试验结果的验证.基于程序对薄涂型防火涂料厚度、载荷比、混凝土板纵筋配筋率、FRP加固量、混凝土板厚及钢筋保护层厚度等对影响加固板跨中位移的相关参数进行计算分析.结果表明:防火涂料厚度、火灾载荷比以及FRP加固量对加固板耐火性能有显著影响;混凝土板厚及钢筋保护层厚度也对火灾下的加固板挠度产生影响;而跨中挠度随混凝土板纵筋配筋率的变化不明显.     

混凝土结构锈胀开裂预测的路径概率模型

针对氯盐环境下服役混凝土结构钢筋锈蚀、锈蚀程度不易检测及混凝土锈致开裂的现状,基于混凝土锈胀开裂过程的随机性,提出一种预测钢筋锈蚀、混凝土锈胀裂缝开展时变特性的概率模型,并编制了计算程序.该模型可以模拟混凝土中钢筋锈胀开裂发展进程的路径,有效评估氯盐侵蚀环境下混凝土结构中钢筋锈蚀状况和锈胀裂缝宽度不同时段的概率分布,同时能估计构件钢筋样本锈蚀百分比.通过对濒海环境下某混凝土桥下部结构的耐久性评估,验证了该模型的准确性.该模型实现了对服役混凝土结构耐久性能的有效预测,评估结果可为工程维修和加固提供理论依据.     

锈蚀双筋混凝土梁抗弯承载力计算模型分析

为完善和发展锈蚀钢筋混凝土结构的计算方法,基于混凝土结构中钢筋锈蚀后,锈蚀钢筋的截面损失、力学性能下降,钢筋和混凝土之间的粘结性能退化,钢筋锈胀力导致混凝土锈胀开裂等因素,将造成钢筋混凝土梁的承载能力及整体刚度都会有所下降的事实。借鉴已有的研究成果,得到了钢筋不同锈蚀率对钢筋混凝土梁中钢筋与混凝土间协同工作的影响公式,并结合现有的关于钢筋混凝土梁抗弯承载力的规范计算方法,建立了锈蚀双筋混凝土梁抗弯承载力的计算模型。最后,利用所建立的计算模型对已有的试验成果进行了验证分析,结果表明,所建立的的计算模型能够与试验结果较好地吻合。     

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.