受火后冷拔低碳钢丝预应力混凝土空心板受弯性能试验研究

为比较不同受火时间后的力学性能,进行了7块冷拔低碳钢丝预应力混凝土空心板的对比试验研究,其中3块未受火对比试件,4块底面分别受火20 min、40 min、60 min和80 min试件.研究结果表明,对比试件和受火试件均发生弯曲破坏.升温过程中预制空心板跨中挠度随受火时间显著增加,熄火自然冷却后受火20 min和40 min的试件跨中挠度可恢复;而受火试件60 min和80 min的试件跨中残余挠度接近15 mm.随着受火时间延长,受火后预制空心板开裂荷载、极限荷载和初始弯曲刚度均明显降低,降低幅度基本与受火时间呈线性关系.受火后预制空心板跨中截面变形基本符合平截面假定,相同荷载作用下受火后试件受拉边缘拉应变和受压边缘压应变均明显大于对比试件.     

预制混凝土双T板加固方法试验研究

为研究预制混凝土双T板加固方法,分别对通过粘贴CFRP布及钢板加固的预制混凝土双T板进行力学性能试验研究。研究结果表明,未加固预制混凝土双T板对比试件均产生剪压斜裂缝;粘贴CFRP布加固试件的主要破坏模式为钢筋屈服,受拉区CFRP布断裂或剥离;粘贴钢板加固试件的主要破坏模式为受压区混凝土压碎及受拉区加固钢板屈服。加固后预制混凝土双T板试件跨中截面混凝土应变发展规律基本符合平截面假定。粘贴CFRP布加固试件峰值承载力提高约1. 48～1. 83倍,粘贴钢板加固试件峰值承载力提高约2. 17倍。     

CFRP加固预应力空心板受弯性能非线性有限元分析

为了有效补充有限的试验研究和进一步深入探讨,采用有限元方法对碳纤维布加固预应力空心板进行了非线性有限元分析。根据4块碳纤维布加固预应力空心板的实验研究结果,建立了合理的三维有限元模型。以不同的粘贴方式为参数,进行碳纤维布加固预应力空心板受弯性能非线性有限元分析。结果表明:碳纤维布总用量一定时,粘贴方式为单层四幅的预应力混凝土空心板的极限承载力和延性最为显著,碳纤维布的应变最大。计算得到的荷载挠度曲线、碳纤维布的应变曲线、开裂荷载和极限荷载都与试验结果吻合较好,可以较好地模拟碳纤维布加固预应力空心板的受弯性能。     

受火后钢筋混凝土吊车梁加固方法的试验研究

为研究受火后钢筋混凝土吊车梁的维修加固方法,开展了粘贴CFRP布和粘贴钢板加固受火后足尺吊车梁受力性能的试验研究、理论分析和有限元分析。结果表明：未受火对比试件发生受拉区钢筋屈服、受压区混凝土压碎破坏;粘贴CFRP布加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋屈服和CFRP布拉断;粘贴钢板加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋和加固钢板受拉屈服以及受压区混凝土压碎。对于ISO 834等效受火60min后钢筋混凝土吊车梁,粘贴钢板加固效果优于粘贴CFRP布;ISO 834等效受火60min和90min后的钢筋混凝土吊车梁采用CFRP布加固后,极限荷载接近。加固后钢筋混凝土吊车梁试件跨中截面混凝土应变发展规律在混凝土腹板垂直裂缝完全发展前基本符合平截面假定。受火后加固试件的位移延性系数较未加固对比试件有所降低,粘贴钢板加固试件降低稍大。加固的受火后钢筋混凝土吊车梁极限荷载计算结果和有限元结果与试验结果误差绝对值为0.4%~7.8%,满足工程精度要求。     

BFRP布加固圆截面木梁受弯性能试验研究

为研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)布加固圆截面木梁的受弯性能，对未经加工处理的足尺木梁进行三分点加载试验。试件分为4组总计12根，长度均为3300mm。其中1组为未加固试件，另外3组为采用不同方式粘贴BFRP布的加固试件，分别为底部粘贴、底部与侧面环向粘贴、底部与侧面螺旋缠绕粘贴。对各组试件的荷载-跨中位移、荷载-跨中截面应变和跨中截面应变等曲线进行了对比分析。试验结果表明：与未加固试件相比，底部粘贴、底部与侧面环向粘贴、底部与侧面螺旋缠绕粘贴BFRP布的试件极限荷载分别提高了16.30%、24.34%和30.54%。BFRP布加固试件在破坏过程中，木材的塑性变形明显，其抗压强度得到充分发挥，截面应变符合平截面假定。采用ANSYS有限元分析软件模拟得到试件的荷载-位移曲线，与试验结果吻合较好。有限元分析结果表明，试件的受弯承载力随着BFRP布侧面环向粘贴的间距减小而增大。最后，基于BFRP布加固圆截面木梁的三阶段破坏特征，提出其受弯承载力计算公式，计算结果与试验结果的差值小于10%，可为圆截面木梁加固设计提供参考。     

碳纤维布加固玄武岩纤维复材筋工程用水泥基复合材料混凝土梁的受弯性能

设计制作了三组不同层数的碳纤维布(CFS)加固受弯构件,分别为玄武岩纤维复材(BFRP)筋混凝土梁、BFRP筋工程用水泥基复合材料(ECC)梁和BFRP筋ECC-混凝土复合梁,并对其进行受弯性能试验研究。研究了碳纤维布粘贴层数对加固试件极限荷载、破坏形态、裂缝和变形的影响。结果表明:相同荷载下,复合梁和ECC梁试件的变形和裂缝宽度均小于普通混凝土梁试件。在受弯构件受拉区配置ECC可有效提高构件抵抗变形和裂缝的能力。经粘贴碳纤维布加固后的试件的开裂荷载和极限荷载均大于未加固试件,粘贴一、二、三层CFS加固的复合梁极限荷载较未加固梁分别增加了12. 5%、16. 6%、19. 7%。粘贴CFS布可有效提高构件的承载力和抵抗变形、裂缝的能力。改善效果随CFS粘贴层数的增加而增大,但提升幅度逐渐减小。     

受火后钢筋混凝土吊车梁加固方法的试验研究

为研究受火后钢筋混凝土吊车梁的维修加固方法,开展了粘贴CFRP布和粘贴钢板加固受火后足尺吊车梁受力性能的试验研究、理论分析和有限元分析。结果表明:未受火对比试件发生受拉区钢筋屈服、受压区混凝土压碎破坏;粘贴CFRP布加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋屈服和CFRP布拉断;粘贴钢板加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋和加固钢板受拉屈服以及受压区混凝土压碎。对于ISO 834等效受火60 min后钢筋混凝土吊车梁,粘贴钢板加固效果优于粘贴CFRP布;ISO 834等效受火60 min和90 min后的钢筋混凝土吊车梁采用CFRP布加固后,极限荷载接近。加固后钢筋混凝土吊车梁试件跨中截面混凝土应变发展规律在混凝土腹板垂直裂缝完全发展前基本符合平截面假定。受火后加固试件的位移延性系数较未加固对比试件有所降低,粘贴钢板加固试件降低稍大。加固的受火后钢筋混凝土吊车梁极限荷载计算结果和有限元结果与试验结果误差绝对值为0.4%～7.8%,满足工程精度要求。     

纤维增强复合材料加固钢筋混凝土单向板受弯性能研究

通过纤维增强复合材料（FRP）布加固钢筋混凝土单向板的受弯性能试验,研究了FRP布种类、层数、宽度、粘贴方式和锚固措施等因素对加固效果的影响。结果表明：在板底粘贴CFRP布和高强GFRP布均可明显提高钢筋混凝土单向板的受弯承载力和纵筋屈服后刚度。当采用横向粘贴1层U形CFRP布条作为端部锚固措施时,所有加固单向板试件的破坏模式均为跨中弯曲裂缝引起的剥离破坏。当FRP布宽度和层数相同时,采用CFRP布加固效果优于高强GFRP布加固。与对比试件相比,FRP布加固钢筋混凝土单向板试件的位移延性略有降低。高强GFRP布加固钢筋混凝土单向板的位移延性优于CFRP布加固钢筋混凝土单向板。FRP布的粘贴方式对FRP加固钢筋混凝土单向板的位移延性也有影响,单层FRP布加固单向板试件的延性较好。通过对试验结果的分析,提出了FRP布加固钢筋混凝土单向板构件受弯破坏模式的判别方法,验证了已有文献和GB 50608-2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中给出的跨中弯曲裂缝引起的FRP剥离应变计算公式对FRP布加固混凝土单向板的适用性,建立了FRP布加固钢筋混凝土单向板受弯承载力计算方法。     

高强钢丝绳悬吊加固预制空心楼板试验研究

提出采用灌芯加固和悬吊加固相结合的方法提高预制空心楼板承载能力,重点讨论了灌浆加固注浆方法、悬吊加固锚固方式、钢丝绳数量不同对加固性能的影响以及钢丝绳的受力状态。进行7块试件在均布荷载作用下的静力试验,其中2块为对比试件,2块为灌浆加固试件,3块为钢丝绳悬吊加固试件。结果表明:钢丝绳悬吊加固使预制空心楼板极限承载力提高45%~74%,极限位移提高175%~195%;从经济性、施工作业量、承载力提高程度以及预应力钢筋的受力情况综合考虑,4根钢丝绳加固效果最佳,越靠近中间的钢丝绳所起作用越大;该方法加固效果显著,可为加固预制空心楼板的实际应用提供一定借鉴。     

CFRP布加固损伤混凝土空心板抗弯试验研究

汶川地震中,预应力钢筋混凝土板破坏较多,震后对部分受损板需采用粘贴CFRP布方式进行加固。为研究加固可靠性,对包括18块CFRP布加固的受损板和1块未受损板共19个试件进行加载试验研究,探讨不同粘贴方式、粘贴量及板不同损伤程度下,板的抗弯承载性能及破坏模式。结果表明:1CFRP布采用单层四幅的粘贴方式加固构件时,抗弯极限承载力增长最为显著;2对于加固轻微破坏的预应力混凝土空心板,采用幅宽为100mm单层双幅的CFRP布粘贴;对于加固中度破坏的预应力混凝土空心板,采用幅宽为75mm单层三幅的CFRP布粘贴;3对于加固严重破坏的预应力混凝土空心板,采用幅宽为75mm单层四幅的CFRP布方式粘贴。     

FRP板加固钢梁抗弯承载力试验研究

对FRP板加固钢梁抗弯承载力的受力性能进行试验研究,研究结果表明钢梁底部粘贴FRP板对提高钢梁抗弯承载力有较大作用,但FRP板最大拉应变远低于其极限拉应变;粘贴FRP板对提高钢梁刚度有限,且破坏时FRP为滑脱破坏,易导致加固突然失效,挠度迅速增加。最后指出FRP板加固钢梁的重点发展方向。     

碳纤维布加固预应力空心板承载力与延性试验分析

本文通过7块足尺寸预应力混凝土空心板粘贴碳纤维布后,在均布荷载作用下的试验,进行了抗弯承载力和位移延性的研究。提出了碳纤维布加固预应力混凝土空心板延性的概念和计算方法,分析了碳纤维布不同粘贴方式、不同粘贴量对承载力和延性的影响,可以得出如下结论:碳纤维布加固预应力混凝土空心板可有效提高承载力,提高程度达48%~109%;粘贴碳纤维布后预应力混凝土空心板在预应力钢筋屈服后,其跨中挠度增长显著,显示出较好的延性。     

预应力CFRP布加固腐蚀钢梁试验研究

通过切除钢梁下翼缘部分面积来模拟钢梁的局部腐蚀损伤,再粘贴碳纤维（CFRP）布于钢梁受拉翼缘进行加固修复,以此开展CFRP布加固腐蚀钢梁受弯性能的研究。共进行了6根CFRP布加固腐蚀钢梁试件的静载试验,根据钢梁受腐程度取翼缘宽度切除的比例分别为0%,50%和100%,切口宽度3mm,然后在钢梁下翼缘粘贴CFRP布或预应力CFRP布。试验结果表明,在加固钢梁的受拉翼缘屈服后,粘贴CFRP布能有效提高构件的承载力,预应力CFRP布加固能有效提高钢梁的屈服荷载和极限荷载。粘贴CFRP布、预应力CFRP布加固未腐蚀钢梁的极限荷载比原钢梁极限荷载分别提高12.9%、16.1%;CFRP布、预应力CFRP布加固腐蚀钢梁比原钢梁极限荷载分别提高6.5%、16.1%。在试验基础上,建立了预应力CFRP布加固腐蚀钢梁的承载力计算式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

不同持荷水平下预应力混凝土空心板耐火极限试验研究

通过15块预应力混凝土空心板底面受火耐火极限的对比试验，研究了不同持荷水平、板底是否涂抹水泥砂浆粉刷层的底面受火预应力混凝土空心板的耐火极限。结果表明，未受火对比试件和持荷受火试件均发生源于纯弯区受拉裂缝引起的弯曲破坏，持荷受火空心板的跨中挠度显著增大。有粉刷层持荷（8%~72%）p_u （p_u 为未受火对比试件极限荷载的平均值）的试件耐火极限为35~154 min；持荷小于50% p_u 有粉刷层预制空心板的耐火极限均大于43 min。无粉刷层持荷（16%~48%）p_u 的试件耐火极限为31~47 min。随着持荷水平增加，底面受火预制空心板耐火极限逐渐降低；板底涂抹粉刷层后，耐火极限明显提高。无粉刷层预制空心板在受火过程中，孔洞内温度和板顶温度均明显高于有粉刷层的预制空心板。持荷水平对孔洞内和板顶温升梯度无明显影响，但板底涂抹粉刷层对预制空心板温度场变化影响明显。     

体外预应力FRP筋加固混凝土单向板抗裂及刚度计算方法

通过6块体外预应力玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋加固混凝土单向板的受弯试验,分析GFRP筋张拉应力和配筋率对混凝土单向板抗裂性能和挠度的影响。结果表明,随GFRP筋张拉应力和配筋率的增大,体外预应力GFRP筋混凝土单向板抗裂荷载提高25%~125%,跨中开裂挠度增加35%~159%,跨中屈服挠度增加21%~36%,跨中极限挠度降低13%~34%。结合本文体外预应力GFRP筋加固混凝土单向板和已有文献的体外预应力FRP筋混凝土梁试验结果,提出适合体外预应力FRP筋加固混凝土单向板和梁抗裂及刚度的计算方法。     

损伤程度对碳纤维布加固混凝土框架结构抗震性能影响的研究

目前,基于灾后损伤混凝土结构需要加固及损伤程度对加固后结构影响程度的研究尚属空白,按1/3缩尺模型,设计制作了钢筋混凝土框架试件。分别对3榀框架施加水平低周反复荷载,使其处于不同损伤状态(截面开裂、钢筋屈服),保持竖向荷载不变,对其进行碳纤维布加固,再对加固框架进行同样试验至破坏。基于试验结果,分析了损伤程度对加固框架开裂荷载、极限荷载、位移延性、裂缝宽度及碳纤维布应变滞后的影响;比较了碳纤维布加固不同损伤混凝土框架的抗震性能。结果表明,随着损伤程度的增加,碳纤维布加固后框架的最大裂缝宽度越大、碳纤维布应变滞后也越大;当损伤程度达到严重时,加固后的结构延性减小。总体上,碳纤维布加固的不同损伤钢筋混凝土框架均具有良好的抗震性能,为大震后损伤混凝土框架加固提供理论依据。     

粘贴CFRP布加固受火后预制混凝土叠合板试验研究

分别进行未受火未加固、未受火加固、受火后加固条件下4块预制混凝土叠合板对比试验研究,研究结果表明,未受火未加固对比试件发生整体弯曲破坏;粘贴CFRP布加固未受火试件和无边梁约束受火试件主要破坏模式为整体弯曲破坏,板底塑性铰线处CFRP布剥离和断裂;粘贴CFRP布加固带边梁约束受火试件主要破坏模式为板顶一侧冲切破坏,CFRP布大面积剥离。未受火加固试件较未受火未加固试件的初始刚度、屈服承载力和极限承载力分别提高48. 3%,35. 4%,22. 9%。相同边梁约束条件下,受火后加固试件初始刚度、屈服承载力和极限承载力较未受火加固试件分别降低54. 5%,13. 3%,10. 4%。无边梁约束受火后加固试件初始刚度、屈服承载力和极限承载力较带边梁约束受火后加固试件分别降低39. 6%,14. 6%,19. 8%。     

不同方法加固预应力混凝土空心板受力性能试验研究

采用板底粘贴碳纤维布和板顶叠合混凝土层的方法研究对预应力空心板的加固效果。共进行了3块板的加固试验,分别采用板底粘贴碳纤维布、板顶叠合混凝土现浇层、同时粘贴碳纤维布和叠合混凝土层3种加固方法,通过测试开裂荷载、极限荷载、挠度和应变,研究了加固板受弯性能。结果表明:在本试验条件下,采用板底粘贴碳纤维布方式加固对板的承载力和延性均有大幅提升;采用板顶叠合层加固的方式对板的承载力和刚度有大幅提升,但破坏形式仍为脆性破坏;而同时采用板底粘贴碳纤维布和板顶叠合层的方式,对板的承载力提高更大,延性也大幅提升。     

不同箱体形式混凝土密肋空心楼盖受力性能试验

为研究箱体形式对混凝土密肋空心楼盖受力性能的影响,设计制作了1块全现浇空心楼盖板带试件、1块明箱空心楼盖板带试件、1块暗箱空心楼盖板带试件,对3个试件进行静力试验,得到了各试件的破坏形态、荷载 钢筋应变曲线、荷载 混凝土应变曲线、荷载 跨中位移曲线,并对各试件开裂弯矩、极限弯矩进行对比分析。结果表明:预制混凝土箱体与现浇肋梁协同受力性能良好,全现浇板带试件与装配整体式板带试件刚度基本一致;由于现浇肋梁与预制混凝土箱体新旧混凝土结合面相对薄弱,以及板底钢筋不连续,明箱、暗箱空心楼盖板带的开裂弯矩和极限弯矩均低于全现浇空心楼盖板带;各试件开裂弯矩和极限弯矩的计算值与试验值吻合较好。     

碳纤维布加固钢筋混凝土板的耐火极限分析

编制了碳纤维布加固钢筋混凝土板的高温全过程分析程序,程序的有效性得到了试验结果的初步验证。针对不同构件尺寸、防火涂料厚度、受拉纵筋配筋率、碳纤维布加固量、混凝土保护层厚度、荷载比等共计6400种工况,进行了碳纤维布加固钢筋混凝土板的高温反应分析,考察了各主要参数对该类加固构件耐火极限的影响规律。在此基础上,建立了该类加固构件耐火极限的实用计算方法。研究结果表明：高温下碳纤维布加固钢筋混凝土板的耐火极限随板的厚度、防火涂料厚度和混凝土保护层厚度的增加逐渐增大,而随碳纤维布加固量和荷载比的增加逐渐减小;其中荷载比的影响最为显著,受拉纵筋配筋率对该类加固构件的耐火极限影响较小。