预应力CFRP布及预紧螺栓加固RC梁试验研究

为提高碳纤维布加固RC结构的效果及其可靠性,提出了预应力碳纤维布与预紧螺栓联合加固技术。结合在役RC梁的损伤特点及目前的RC梁加固方法,分别采用不同的碳纤维布加固技术对完整梁和破坏梁的抗弯性能进行了对比试验研究。针对目前碳纤维布张拉设备的缺陷,研发了便于现场应用的新型碳纤维布布张拉设备,分析了预应力大小对加固效果的影响。结果表明,预应力碳纤维布及预紧螺栓联合加固技术是一种更可靠的桥梁加固方法,不仅能够提高RC梁正截面的抗弯承载能力及正常使用阶段的截面刚度,而且螺栓预紧锚固碳纤维布能够很好地抑制其在混凝土表面的剥离,提高碳纤维布与混凝土表面之间粘结强度,对碳纤维布施加预应力能够充分发挥其高强性能,有效抑制混凝土裂缝开裂和开展。     

碳纤维布加固混凝土梁的极限承载力试验研究

裂缝会对混凝土结构的承载能力和耐久性产生不利的影响,宽深裂缝的影响尤为严重。基于浙江省新岭隧道改扩建工程中旧有隧道张开裂缝的开展情况,设计了碳纤维布修加固大尺寸无缺陷素混凝土梁和碳纤维布修复带宽深预制裂缝大尺寸素混凝土梁的弯曲试验,试验表明碳纤维布对素混凝土梁的弯曲性能具有显著地修复加固效果。对于无损伤混凝土梁,底部粘贴碳纤维布加固可使其极限承载能力提高65%左右;而对于带有预制裂缝的混凝土梁,底部粘贴碳纤维布修复可使其承载能力提高250%左右。其最后的破坏模式为碳纤维布与混凝土梁底部剥离致使减弱甚至失去对混凝土中裂缝的约束而导致裂缝快速发展,最终发生失稳破坏。碳纤维布对于混凝土梁的修复加固效果取决于二者的黏接性能,无论混凝土梁是否带有损伤,底部粘贴碳纤维布进行修复加固后二者极限承载能力接近。因此,碳纤维布修复加固带损伤的混凝土结构具有明显的效果。     

海水干湿环境下循环荷载损伤混凝土梁的力学性能劣化

采用实验室模拟钢筋混凝土桥梁的实际工作状态,首先对4个钢筋混凝土(RC)梁试件施加幅值分别为0,4Pu,0.5Pu,0.6Pu(Pu为单调加载梁的极限荷载)的循环荷载且等幅循环加载10次,再对损伤的RC梁进行240次海水干湿循环作用,最后进行单调加载试验,研究RC梁的力学性能劣化情况。结果表明:在循环荷载和海水干湿循环综合作用下,随着循环荷载幅度增加,钢筋混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、刚度等力学指标均下降;240次海水干湿循环作用后,循环荷载产生的梁试件中混凝土裂缝大多数自愈合,少数裂缝呈现部分愈合状态。     

反拱法加固后RC梁的受力性能分析

通过数值模拟和模型试验分析了反拱法CFRP布加固RC梁和直接粘贴CFRP布加固RC梁的受力性能.结果表明,反拱法加固RC梁能有效地解决直接粘贴CFRP加固钢筋混凝土梁中存在的二次受力问题,有效地提高RC梁的开裂荷载,小幅提高RC梁的承载能力；减小RC梁受力时的扰度变形及裂缝宽度和间距；可充分发挥碳纤维布材料高强抗拉的特性.     

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正《土木建筑与环境工程》02/2016预应力CFRP布及预紧螺栓加固RC梁试验研究为提高碳纤维布加固RC结构的效果及可靠性,提出了预应力碳纤维布与预紧螺栓联合加固技术。结合在役RC梁的损伤特点及目前的RC梁加固方法,分别采用不同的碳纤维布加固技术对完整梁和破坏梁的抗弯性能进行了对比试验研究。针对目前碳纤维布张拉设备的缺陷,研发了便于现场应用的新型碳纤维布张拉设备,     

海水干湿环境下荷载损伤钢筋混凝土梁的氯扩散性

钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素,而荷载水平与循环加载对混凝土结构的裂缝扩展及裂隙发展有着显著影响,进而影响氯离子在混凝土结构中的扩散性。模拟沿海环境下钢筋混凝土梁的工作状态,试验研究A、B两组钢筋混凝土梁试件考虑荷载水平和循环加载次数变化,在海水干湿环境下的氯氯离子含量变化。A组选择荷载水平分别为0P_u、0.3P_u、0.4P_u、0.5P_u、0.6P_u、0.7P_u(P_u为梁试件的极限荷载)且加载一次;B组选择荷载水平为0.5P_u且循环加载分别0、1、5、10、20次。然后两组荷载损伤RC梁试件经历240次海水干湿循环,最后测定RC梁中混凝土氯离子含量。试验结果表明,随着荷载水平或循环加载次数增加RC梁受拉钢筋附近混凝土氯离子含量增加,尤其是荷载水平达到0.6P_u或0.7P_u、循环加载10或20次时,受拉钢筋附近混凝土氯离子含量明显增加。试验还发现损伤RC梁受拉区0~10 mm深度内氯离子含量呈现先增大后减小有拐点,而在受压区则未发现此现象。上述试验结果将为沿海环境下RC梁结构的寿命预测提供技术依据。     

氯盐环境下碳纤维布加固受损钢筋混凝土构件界面耐久性研究

以钢筋混凝土(RC)棱柱体为研究对象,基于法拉第定律,利用电化学的方法加速模拟钢筋混凝土不同程度的腐蚀损伤,探讨氯盐环境中既有钢筋锈蚀程度和加固方式对碳纤维增强复合材料(CFRP)加固RC构件界面耐久性的影响。本研究考虑直接粘贴加固、裂缝修补后粘贴加固和替换受损混凝土后加固三种修复方法,实施CRRP加固后界面搭接构件的氯盐加速腐蚀,通过开展氯盐腐蚀后的CFRP-混凝土界面单剪加载试验,初步探明了氯盐环境下CFRP加固腐蚀受损RC构件界面的破坏机理,并建议了不同腐蚀程度RC构件的加固方法。研究表明:加固前RC构件既有钢筋锈蚀程度对CFRP的加固效果影响显著;对于钢筋锈蚀率较大的试件,采用裂缝修补后粘贴CFRP加固法和替换受损混凝土后加固法更能发挥CFRP材料的高强性能,提高界面的耐久性。     

预应力碳纤维布加固RC梁的受弯性能研究

通过试验分析了预应力碳纤维布加固、不同预应力水平对被加固RC梁的开裂荷载、屈服荷载及极限荷载的影响。结果表明:采用预应力碳纤维布来加固钢筋混凝土梁,可以提高其开裂荷载、屈服荷载及极限荷载;碳纤维布所施加的预应力越高,其开裂荷载、屈服荷载及极限荷载就越高。另外,本文推导出了预应力碳纤维布加固RC梁的中和轴高度、极限承载力及挠度计算公式。     

粘贴碳纤维布或增大截面加固梁现场荷载试验分析

针对某既有建筑活荷载大幅度增加的改造需要,现场采用粘贴碳纤维布或增大梁截面两种方法对工程梁进行补强加固,通过现场静荷载试验,对比分析两种方法下碳纤维布与钢筋应变、梁挠度和裂缝随荷载变化的规律,以评定加固效果。根据碳纤维布加固后试验梁挠度及碳纤维布应变过大的特征,提出基于挠度控制的受弯RC梁正截面碳纤维布加固设计计算方法。     

氯盐干湿循环次数对TRC加固RC柱抗震性能影响

为了研究在侵蚀环境下纤维编织网增强混凝土(textile reinforced concrete,TRC)加固RC柱的抗震性能,设计制作了9根钢筋混凝土方柱,其中,3根为对比柱,其余6根为TRC加固柱。采用时控开关控制的水泵定时抽水的方式对水槽内的全部试件进行氯盐干湿循环试验。氯盐干湿循环完成后,对9根试件进行了低周往复加载试验,分析了不同氯盐干湿循环次数对TRC加固柱抗震性能的影响。结果表明:在氯盐干湿循环下,TRC加固能够限制裂缝的发展,提高试件的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载,增大加固试件屈服前的刚度,延缓屈服后的刚度退化,提高加固试件的变形能力和耗能能力;氯盐干湿循环会降低TRC的力学性能;氯盐干湿循环对加固试件的开裂荷载影响不大,但随着氯盐干湿循环次数的增加,加固试件的屈服荷载和峰值荷载减小,耗能能力降低,位移延性系数先增大后减小再增大,在试件屈服前后,刚度退化速率变化规律与位移延性系数相同,但到了位移加载后期,氯盐干湿循环次数对试件刚度退化无明显影响。因此,随着氯盐干湿循环次数的增加,TRC加固RC柱的整体抗震性能有一定程度降低。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁裂缝性能分析

为了研究钢筋混凝土梁的裂缝扩展规律以及碳纤维布加固对裂缝扩展的影响,建立加固前与加固后钢筋混凝土梁的三维有限元分析模型。对钢筋混凝土梁以及碳纤维布进行受力分析,研究碳纤维布加固对钢筋混凝土梁受力性能与裂缝扩展的影响。结果表明,碳纤维布加固能提高钢筋混凝土梁的受弯承载能力,粘贴一层碳纤维布钢筋混凝土梁的承载力提高了3.4%,粘贴两层碳纤维布的钢筋混凝土梁的承载力提高了6.5%,并能够延缓和抑制裂缝的发展。文中研究结果为今后优化钢筋混凝土梁加固方式提供参考。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁的刚度及疲劳性能分析

对经CFRP(碳纤维布)加固后的锈蚀钢筋混凝土梁在5万次疲劳循环加载条件下的抗弯性能进行试验研究,对比分析了钢筋混凝土梁的裂缝开展、挠度、应变等数据,计算梁的抗弯刚度并进行对比分析。试验结果表明:碳纤维加固梁具有良好的疲劳抗弯性能,钢筋的锈蚀与碳纤维布的加固量对试验梁的抗弯刚度有显著影响。碳纤维U形箍对疲劳性能也有较大影响。     

开裂后延性材料与钢纤维混凝土抗氯离子侵蚀对比

通过施加弯曲荷载预先在混凝土梁中产生宽度不等的裂缝或不同的拉应变损伤,然后以3%(质量分数)NaCl溶液连续浸泡或干湿循环方法对混凝土梁进行氯离子侵蚀.测定混凝土裂缝处氯离子含量,研究比较钢纤维混凝土和高延性低收缩材料(LSECC)中裂缝对氯离子侵蚀性能的影响.结果表明:混凝土中裂缝对氯离子渗透影响显著,裂缝大大加快了氯离子的侵蚀.钢纤维混凝土裂缝处氯离子含量(质量分数)最高可达相同浸泡龄期无裂缝处的3～4倍.连续浸泡30d时,钢纤维混凝土裂缝处氯离子含量随裂缝宽度的增大而增加,连续浸泡60d时氯离子含量基本达到饱和.干湿循环条件下,钢纤维混凝土所受的氯离子侵蚀更为严重,经10次干湿循环后其裂缝处氯离子含量可达连续浸泡后的3倍左右.在连续浸泡和干湿循环环境中,LSECC抗氯离子侵蚀性能均优于钢纤维混凝土,尤其在干湿循环环境中,LSECC抗氯离子侵蚀能力更为突出.     

碳纤维布加固开裂低配筋混凝土梁试验研究与有限元分析

为了给受损开裂低配筋混凝土结构加固维修提供依据,按3种低配筋率0.127%、0.189%、0.251%设计了6根钢筋混凝土梁。先将混凝土梁加载至出现宽度为0.3mm的可见裂缝时卸载,再粘贴碳纤维布进行加固,养护后重新加载至破坏。试验结果表明:粘贴碳纤维布能有效提高开裂梁的承载能力,随着加固量的增大加固梁承载力提高,但变形能力降低;在低配筋情况下,配筋率越高,承载力提高比例越大。用有限元方法数值模拟碳纤维布加固受损低配筋梁受力全过程,计算结果与试验结果吻合较好,为进一步参数分析提供了工具。     

交变荷载作用下CFRP布加固RC梁耐久性能试验研究

为了探究CFRP布加固钢筋混凝土梁(RC梁)在交变荷载作用下的耐久性,对8根CFRP布加固RC梁进行了恒载和交变荷载作用下的15 d、30 d老化试验,并通过三点弯曲试验得到了试验梁在不同荷载作用下的破坏模式、极限荷载、极限应变、弯曲性能、裂缝数量以及裂缝宽度。结果表明:经交变荷载作用15 d、30 d后,CFRP布加固RC梁的力学性能下降显著,试验梁的极限荷载、剥离荷载与极限应变均呈下降趋势;与相同龄期下的恒载(24 kN)相比,交变荷载作用15 d、30 d后,试验梁的极限应变平均降低了11.44%、15.23%;交变载荷作用下CFRP布加固RC梁的抗裂性能与弯曲性能减弱程度比恒载作用更显著。     

碳纤维布加固钢筋ECC/混凝土复合梁受弯性能试验研究

通过对碳纤维布加固钢筋ECC-混凝土复合梁、钢筋ECC梁和钢筋混凝土梁进行静力受弯试验,研究碳纤维布锚固长度、环箍锚固数量对不同ECC高度替代率的ECC-混凝土复合梁承载能力、破坏形态、裂缝、挠度的影响。研究表明,ECC-混凝土复合梁、ECC梁的承载能力高于钢筋混凝土梁;随着碳纤维布锚固长度和环箍数量增加,复合梁表面裂缝数量增加的同时裂缝间距减小;经加固后构件的开裂荷载、屈服荷载及极限荷载较未加固试件明显提高,且粘结碳纤维布加固对于控制构件的变形和裂缝有明显的效果。     

预应力碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为了研究预应力碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能,通过对1根普通梁、1根直接粘贴碳纤维布加固梁、1根直接粘贴预应力碳纤维布加固梁、2根加载至裂荷载后分别进行碳纤维布加固和预应力加固梁的抗弯性能试验研究,分析碳纤维布、预应力碳纤维布加固对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响。试验结果证明,在梁加载至裂荷载后再进行碳纤维布加固对梁的承载力、抗弯刚度、碳纤维布应变/利用率、抑制裂缝增长提高更为明显。     

基于ANSYS的碳纤维薄板加固RC梁的有限元分析

基于实验数据的CFRP加固混凝土构件的计算方法,其经验公式得出结果较为粗糙。基于ANSYS有限元软件中的Solid65单元对钢筋混凝土简支梁建模,对CFRP加固RC梁的开裂性状、极限承载力及破坏规律进行分析。本文建立了碳纤维薄板加固RC梁的有限元模型,分析了碳纤维加固后的混凝土构件特性,并与三点弯实验结果进行了对比分析,结果表明:基于ANSYS有限元分析方法可以较好地表征出碳纤维薄板加固RC梁的非线性力学特征;CFRP薄板加固RC梁可以有效抑制裂缝的发展,并提高RC梁的极限承载力。     

桥梁加固碳纤维布粘贴术研究

随着公路桥梁运营时间的增加,桥梁裂缝病害的出现影响桥梁结构安全与承载能力;碳纤维布作为一种高性能符合材料,其粘贴加固技术应用越来越广泛,在桥梁加固工程中发挥着极其重要的作用;分析了碳纤维布的加固性能和桥梁主桥箱梁顶板碳纤维布粘贴加固施工工艺流程,并对碳纤维布粘贴加固施工技术与检验方法进行了研究。     

二次受力下预应力CFRP布加固RC梁受力分析

主要讨论了考虑二次受力情况下碳纤维布加固RC梁正截面受力分析,通过理论计算得出了有初始荷载存在情况下CFRP布加固RC梁的破坏荷载,通过对比三根梁,得出二次受力情况下预应力CFRP布加固RC梁受力性能有了很大的提高。