预应力CFRP筋混凝土T梁受力性能试验研究

本文对配置部分粘结和完全粘结预应力CFRP筋的部分预应力混凝土T梁进行了受力性能试验研究。根据试验结果对预应力CFRP筋混凝土T梁的受力过程、破坏模式、部分粘结筋应力增量以及裂缝分布等进行了较为详细的研究,对基于能量耗散的观点引入的延性指标进行了探讨,提出承载力计算公式,并对预应力CFRP筋混凝土梁的破坏模式、开裂弯矩、极限弯矩以及部分粘结筋的应力进行了预测。试验研究结果表明:部分粘结预应力CFRP筋混凝土梁与完全粘结预应力CFRP筋混凝土梁相比,前者具有更好的变形能力和延性性能而两者的极限承载能力相差较小;为避免CFRP配筋结构由于CFRP筋拉断而发生灾难性的破坏,CFRP配筋梁期望发生混凝土压碎破坏;采用本文方法计算得到预应力CFRP筋混凝土梁的破坏模式、开裂弯矩、极限弯矩以及CFRP筋的极限应力与试验结果吻合较好,计算结果具有较高的精度。     

无粘结预应力CFRP筋混凝土梁抗弯试验

为了研究无粘结预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）筋锚具的锚固性能和无粘结预应力CFRP筋混凝土梁的受力性能,进行了4根无粘结预应力CFRP筋混凝土梁和2根对比混凝土梁的抗弯试验。结果表明:研发的预应力CFRP筋锚具具有很好的可靠性,无粘结预应力CFRP筋混凝土梁具有较好的受力性能和延性,非预应力钢筋是影响预应力CFRP筋混凝土梁延性和极限荷载最重要的因素;推导的简化公式可以准确地计算无粘结预应力CFRP筋混凝土梁的极限荷载     

无粘结预应力连续梁塑性设计试验研究

基于16根两跨无粘结预应力混凝土连续梁试验结果,考察分析了试验梁塑性内力重分布性能,建立了以中支座相对塑性转角为自变量的弯矩调幅系数计算公式,为无粘结预应力混凝土连续梁按塑性方法设计及相关标准的修订提供了试验依据。     

CFRP-PCPs混凝土连续梁塑性铰的计算方法研究

由CFRP筋与高性能活性粉末混凝土结合而成的CFRP-PCPs抗拉性能好且刚度大,用于连续梁的塑性铰区,可显著提高塑性铰的变形能力。通过6根预应力CFRP-PCPs加固梁的试验,研究连续梁的塑性转角,并结合试验数据提出了实用的求解方法。     

内置灌浆圆钢管桁架预应力混凝土连续梁受力性能试验研究和理论分析

为探索内置灌浆圆钢管桁架预应力混凝土连续梁的塑性内力重分布规律,进行了3根无粘结内置灌浆圆钢管桁架预应力混凝土连续梁的受力性能试验和6根模拟梁的非线性数值模拟分析,论述了这类梁设计用和检测评价用的两类承载能力极限状态及试验梁塑性内力重分布情况。试验结果表明,内置灌浆圆钢管桁架预应力混凝土连续梁正截面承载力极限状态应以任一跨出现荷载开始减小,位移急剧增大为标志;这类连续梁塑性内力重分布及弯矩调幅过程集中体现在中支座塑性铰形成的转动过程中;采用条带分层法进行截面的M-非线性分析,基于试验结果和数值分析结果,分别建立了使用阶段和两类承载能力极限状态下无粘结预应力筋应力增量的计算公式,获得了两类承载能力极限状态下中支座两侧的塑性铰区长度实测值,并拟合得到相应等效塑性铰区长度的计算公式,建立了两类承载能力极限状态下的以中支座与跨中控制截面综合配筋指标β_o,i、β_o,m为自变量和以中支座控制截面相对塑性转角θ_p为自变量的内力重分布系数Δ的计算公式。     

连续梁中无粘结预应力筋极限应力增量

无粘结筋极限应力增量的合理计算,是较准确计算无粘结预应力混凝土梁正截面承载力和极限荷载的基础。采用弯矩-曲率非线性分析法编制了可考察预应力混凝土梁中无粘结筋极限应力增量的计算程序,通过与16根两跨预应力混凝土连续梁中无粘结筋极限应力实测值的比较,验证了该方法的精确性。最后基于仿真分析结果,得到了预应力筋配筋指标、非预应力筋配筋指标、跨高比、加载形式等参数对承载能力极限状态下连续梁中无粘结筋应力增长的影响规律;建立了无粘结部分预应力混凝土连续梁中无粘结筋极限应力增量的计算公式。     

纤维塑料筋(FRP筋)有粘结及无粘结部分预应力混凝土梁短期刚度试验研究

分别以碳纤维筋(CFRP筋)及芳纶纤维筋(AFRP筋)为无粘结及有粘结预应力筋,以环氧涂层钢筋为非预应力筋,进行了2组共17条梁的受弯试验。试验结果表明,纤维塑料筋(FRP筋)有粘结及无粘结部分预应力混凝土梁的弯矩与曲率(或弯矩与挠度)曲线接近为双折线,双折线的交点位于开裂弯矩Mcr处。基于双直线假设,利用实测试验梁的终点刚度折减系数β0.5,可求出1/β0.5对换算配筋率nfρ和预应力强度比λ的线性回归方程,并采用预应力筋粘结特征系数Ω对纤维塑料筋的面积进行折减,得到了能同时针对纤维塑料筋有粘结及无粘结部分预应力混凝土梁的统一的刚度计算公式。此外,对ACI440.4R-04提出的关于纤维塑料筋预应力混凝土梁的刚度计算公式,在有效惯性矩软化系数βd中引入预应力筋粘结特征系数Ω,从而使该刚度计算公式能够适用于纤维塑料筋无粘结及有粘结部分预应力混凝土梁的刚度计算,上述两种方法的计算结果与本文试验数据符合良好。     

跨中集中荷载下两跨UPC矩形截面连续梁塑性铰性能

无黏结预应力混凝土(UPC)连续梁在肋梁楼盖中得到了较为广泛的应用,目前国内外对无黏结预应力混凝土连续梁内力重分布的研究相对较少.为此,以两跨连续梁内支座控制截面综合配筋指标、张拉控制系数、内支座控制截面预应力度、跨高比及跨中与内支座控制截面综合配筋指标比为主要参数,开展了16根两跨无黏结预应力混凝土矩形截面连续梁试验.介绍了试验梁设计、试验方案、试验现象及试验梁达到正截面承载能力极限状态标志的选取.集中报道了两跨无黏结预应力混凝土矩形截面连续梁内支座塑性铰形成与发展情况,提出了与加载形式相对应的内支座等效塑性铰区长度及塑性铰的塑性转角计算公式,为以相对塑性转角为自变量的弯矩调幅系数提供了基础性素材.     

简支梁板中碳纤维筋应力增长影响因素

把握使用阶段无粘结CFRP筋应力增长规律是准确计算无粘结CFRP筋部分预应力混凝土梁板刚度及裂缝开展宽度的基础。为此,基于无粘结CFRP筋部分预应力混凝土简支梁板全过程分析程序,考察CFRP筋弹性模量与钢筋弹性模量比值、非预应力筋配筋指标、预应力筋配筋指标、加载方式、跨高比和无粘结CFRP筋布筋形式等参数对正常使用阶段简支梁板中无粘结CFRP筋应力增长的影响规律。     

CFRP-PCPs复合筋混凝土连续梁塑性性能试验分析

为研究CFRP预应力混凝土棱柱体(CFRP-PCPs)复合筋混凝土连续梁的塑性性能,制备了6根CFRP-PCPs复合筋混凝土连续梁,并对其完成了单跨单点加载试验。考察了试验梁在加载过程中不同阶段的受力特征。基于试验结果提出了承载力极限状态下中支座控制截面左右两侧等效塑性铰区长度计算公式。计算结果表明,所提出的计算公式的计算值与试验值吻合较好。     

碳纤维布加固连续梁力学性能试验及分析

为了开展碳纤维布加固钢筋混凝土连续梁受力性能的研究工作,对3根两跨采用碳纤维布加固的钢筋混凝土连续梁进行三分点加载的受力性能试验研究,获得加固状态下钢筋混凝土连续梁正截面承载力、裂缝分布及开展、中支座塑性铰区分布长度等试验实测值和荷载-挠度曲线及内力重分布关系曲线。试验研究表明：钢筋混凝土连续梁在加固状态下的破坏呈现中...     

钢筋混凝土梁抗弯加固中碳纤维的应用前提和使用面积的研究

碳纤维布加固混凝土结构是一种新型的结构加固方法。根据平截面假定和力的平衡关系提出了混凝土梁抗弯加固中碳纤维的应用前提;根据界限破坏模式和延性问题提出了双筋矩形截面梁的最大和最小碳纤维布使用面积的计算方法,并给出相应的计算公式。结果可供碳纤维布加固工程设计参考。     

Retraining local and global buckling behavior of steel plastic hinges using CFRP

Carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) composites have been shown to be particularly well suited for external strengthening of reinforced concrete members. However, there is limited information about how they can be used to strengthen steel structures that are susceptible to local and global instabilities. This paper discusses test results of full-scale steel flexural specimens subjected to reversed cyclic loading, some of which are wrapped with CFRP in the plastic hinge region. The main variables investigated are lateral bracing, to study the effect of CFRP wrapping on local buckling and lateral torsional buckling, wrapping scheme, and number of layers of fibers. The test results show that application of CFRP in the plastic hinge region of flexural members has substantial benefits. In particular, the CFRP wraps can increase the size of the yielded plastic hinge region, slow down the occurrence of local buckling, and delay lateral torsional buckling. These benefits reduce strain demands in the critical plastic hinge region and substantially improve energy dissipation capacity within the plastic hinge region.     

Ein Bemessungsmodell für durchlaufende Verbundträger mit großen Stegöffnungen

A design model for continuous composite beams with large web openings. Continuous composite beams can be designed according to the plastic hinge theory. The plastic reserves of the cross section and of the system are used to full capacity with this method. The treatment of large web openings was not clarified for the appliance of the plastic hinge theory until now. At the Institute for Concrete Structures and Structural Design at the Kaiserslautern University of Technology a research project, which was supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), was executed. Within this project continuous composite beams with openings were experimentally and numerically investigated. Furthermore a design model for calculating those beams according to the plastic hinge theory was developed. In this paper the design model is presented.     

Plastic collapse analysis of CFRP strengthened and rehabilitated degraded steel welded RHS beams subjected to combined bending and bearing

Innovative techniques using the lightweight, high strength and corrosion resistance of carbon fibres reinforced polymers (CFRP) composites have been proposed in a recent paper by the author. The present paper presents plastic mechanism analyses of CFRP strengthened and rehabilitated rectangular hollow sections (RHS) under quasi-static large deformation 3-point bending. The strengthening series was for un-degraded RHS beams from the manufacturer reinforced using externally wrapped CFRP sheets. The rehabilitation series was for artificially degraded RHS beams repaired using externally wrapped sheets or bonded plates. The main parameters examined in this paper were the section type, section and member slenderness and the type and number of the CFRP sheets. Three different phases of plastic deformation were observed during the test, namely, denting, denting and bending, and structural collapse. Two methods were used to model the large plastic deformation measured during plastic collapse of the composite RHS beams, namely, equilibrium and energy methods of analysis. It was found that the predicted collapse curves using the equilibrium approach were in good agreement with the measured curves for the bare and composite specimens examined in the strengthening and rehabilitation series, particularly for the latter series. This may be caused by a number of factors such as the specimens in the rehabilitations series were comparatively longer and had larger bearing width. The energy theory was found to have deficiencies represented in the simplified linear polygon shape adopted for the mechanism geometry, and adopting the plastic 1/2-wave length used for I-sections, as well as the use of a simplified formulae to describe the relationship between the local denting displacement and global bending rotation angle for the three phases of deformation observed during the test.     

部分黏结预应力CFRP筋混凝土梁受弯承载力计算公式

部分黏结预应力CFRP筋混凝土梁中,CFRP筋在梁的两端为有黏结形式,而中间部分为无黏结形式。国内外已有研究表明:与有黏结预应力CFRP筋混凝土梁相比,部分黏结预应力CFRP筋混凝土梁具有较好的延性;与无黏结预应力CFRP筋混凝土梁相比,部分黏结预应力CFRP筋混凝土梁对锚具的依赖性大为减小。基于构件整体变形协调与截面内力平衡条件,建立部分黏结预应力CFRP筋极限应力增量的简化分析模型,提出可考虑不同无黏结段长度比例影响的、部分黏结预应力CFRP筋极限应力增量计算公式,并在此基础上推导不同破坏模式下部分黏结预应力CFRP筋混凝土梁受弯承载力的计算公式,公式计算值与试验结果吻合良好。     

FRP加固混凝土梁的有限元分析

碳纤维复合材料(CFRP)加固混凝土结构是一种新型结构加固方法。在大比例模型试验的基础上,应用有限元程序对 T 型梁进行了加固分析,以研究 CFRP 布加固对混凝土梁抗弯能力及刚度的提高程度。分析结果表明,CFRP 布加固可应用于大型钢筋混凝土桥梁。     

无粘结预应力混凝土梁塑性铰的研究

在总结配筋混凝土受弯构件等效塑性铰研究现状的基础上,通过对无粘结预应力混凝土梁的仿真模拟试验和理论分析,建立了适于无粘结预应力混凝土受弯构件的等效塑性铰长度计算公式,为无粘结预应力混凝土结构的塑性设计方法研究提供了参考依据。     

碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究碳纤维增强复合(CFRP)网格和聚合物水泥砂浆(PCM)复合加固工字形截面钢筋混凝土(RC)梁的抗剪性能,对3个试件进行抗剪性能试验和有限元模拟,分析了CFRP网格-PCM加固RC梁的抗剪破坏机理,研究了不同加固方式对试件抗剪性能的影响。研究结果表明：采用CFRP网格-PCM对RC梁进行抗剪加固可有效抑制斜裂缝的发展,能够较大幅度提高RC梁的抗剪承载力;相比仅腹部加固的试件,腹部和腋部都加固的试件的二次刚度、极限荷载均有所提高,且CFRP网格变形减小,与混凝土界面的黏结能力增强;在有限元分析中,采用混凝土的CDP模型和Spring2弹簧单元来预测CFRP网格加固混凝土的抗剪承载力是可行的;建立了基于杆状材料有效应变的抗剪计算方法,该方法可有效预测加固RC梁的抗剪承载力,为结构加固设计提供参考。