预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯性能研究

本文对预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能做了初步的研究,并提出了带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的施工工艺。通过10根试件的受弯试验,对比了预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁的开裂弯矩、屈服弯矩、极限弯矩及抗弯刚度等工作性能,分析了芳纶纤维布的预应力水平和加固层数对试件受弯性能的影响。试验结果表明,非预应力芳纶纤维布加固的试验梁与未加固的基准梁相比,其开裂弯矩提高了12%~16%,屈服弯矩提高了13%~29%,极限弯矩提高了26%~65%;预应力芳纶纤维布加固的试验梁与未加固的基准梁相比,其开裂弯矩提高了114%~306%,屈服弯矩提高了38%~101%,极限弯矩提高了29%~101%。可见,预应力芳纶纤维布能显著地提高被加固钢筋混凝土梁的受弯性能。在试验研究基础上,本文给出了承载力计算方法,计算结果与实测值符合较好。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受剪承载力试验研究

通过7根芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验,研究了芳纶纤维布的预应力水平及加固形式对混凝土梁抗剪承载力的影响。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固混凝土梁相比,其开裂荷载显著提高,屈服荷载与极限荷载明显提高;预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的抗剪承载力随着纤维布预应力水平的提高而增大。     

芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能

通过3根芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁和1根基准混凝土梁的抗弯性能试验,研究了芳纶纤维布层数对加固混凝土梁的抗弯承载力、刚度和破坏特征的影响.试验结果表明,粘贴芳纶纤维布可以有效地提高被加固梁的抗弯承载力.根据不同的破坏模式,给出了芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式,计算结果与实测结果符合良好.     

碳、玻璃层内混杂纤维布加固梁抗弯性能研究

通过对8根钢筋混凝土梁的抗弯试验,研究了不同比例及层数的碳、玻璃层内混杂纤维布对加固梁抗弯性能的影响。研究发现当纤维布层数相同时,碳、玻璃层内混杂纤维布加固梁的极限承载力比单一碳纤维布加固梁降低了5.5%~18.7%,位移延性系数提高了18.6%~45.2%,能量延性系数提高了22.5%~45.1%。试验结果表明碳、玻璃层内混杂纤维布加固梁的延性明显优于单一碳纤维布加固梁。在试验研究的基础上,采用弹塑性截面分析法计算了混杂纤维布加固梁的承载力,理论计算值与试验值吻合良好。     

预应力芳纶纤维布加固已裂混凝土梁的受弯性能

通过2根芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁和1根未加固基准梁的受弯性能试验,研究了非预应力和预应力芳纶纤维布加固已裂钢筋混凝土梁的受弯承载力、延性和破坏特征.试验结果表明,预应力芳纶纤维布可以明显地改善加固梁在使用阶段的受弯性能.在试验研究的基础上,给出了预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯承载力计算公式,计算结果与实测结果符合良好.     

碳纤维加固材料加固受损混凝土梁受弯性能试验及设计方法研究

基于碳纤维加固材料(CFRP)布加固疲劳损伤后的钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁进行的竖向荷载作用下试验,研究了CFRP布加固疲劳损伤后的混凝土梁受弯性能和抗弯承载力。试验结果表明:预应力钢筋明显减小加固梁的跨中挠度及CFRP布应变值;混凝土梁的疲劳损伤降低了CFRP布加固钢筋混凝土梁的极限抗弯承载力,且混凝土梁加固前损伤程度越大,加固后极限抗弯承载力降低的幅度亦越大;采用GB50367—2013《混凝土结构加固设计规范》和GB 50608—2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中提出的抗弯承载力计算式(均未考虑梁加固前损伤程度),所得计算值均高于试验结果,表明加固前梁产生的疲劳损伤对加固后抗弯承载力的影响不可忽略。     

带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术研究

开发带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术,给出带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土受弯构件的施工工艺,进行预应力芳纶纤维布的应力松弛损失试验研究,进行预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯、受剪及疲劳性能试验研究,进行温度对芳纶纤维布配套黏结材料的力学性能影响试验研究。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁与未加固的基准梁相比,开裂荷载显著提高,屈服荷载、极限荷载、疲劳寿命及开裂后的抗弯刚度明显提高;使用环境温度在60℃以下时,芳纶纤维布的配套树脂胶与底胶的黏结强度不会发生软化现象。试验研究及分析表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术可显著改善混凝土受弯构件使用阶段的力学性能。     

带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术研究

开发带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术,给出带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土受弯构件的施工工艺,进行预应力芳纶纤维布的应力松弛损失试验研究,进行预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯、受剪及疲劳性能试验研究,进行温度对芳纶纤维布配套黏结材料的力学性能影响试验研究。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁与未加固的基准梁相比,开裂荷载显著提高,屈服荷载、极限荷载、疲劳寿命及开裂后的抗弯刚度明显提高;使用环境温度在60℃以下时,芳纶纤维布的配套树脂胶与底胶的黏结强度不会发生软化现象。试验研究及分析表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术可显著改善混凝土受弯构件使用阶段的力学性能。     

预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的力学性能分析

通过使用有限元软件建立预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的空间有限元模型,并与7根试件的受弯试验进行对比分析,试验结果表明,预应力芳纶纤维布加固的试验梁与未加固的基准梁相比,其开裂荷载提高了114%～306%,屈服荷载提高了38%～101%,极限荷载提高了29%～101%。可见,预应力芳纶纤维布能显著地提高被加固钢筋混凝土梁的抗弯性能。     

玄武岩纤维布加固受损钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对11根玄武岩纤维布加固损伤钢筋混凝土梁对比试验,研究了玄武岩纤维布粘贴层数、混凝土表面凿毛和锚固类型对加固梁极限承载力、刚度和破坏形态的影响。试验结果表明:与未加固梁相比,玄武岩纤维布粘贴2~4层时,加固梁的极限承载力提高了41.26%~79.23%,极限承载力与粘贴层数之间不呈线性关系;粘贴5层时,会出现剥离破坏;混凝土表面凿毛可有效避免粘贴界面的剥离破坏,但对提高试验梁极限承载力和降低挠度影响较小;钢板螺栓联合锚固加固效果较好。     

预应力碳纤维布加固一次二次受力梁抗弯试验研究

就CFRP布加固RC梁的未加预应力、施加顸应力以及施加预应力后梁的未有初始应力(一次受力)、有初始应力(二次受力)等不同工况共八根梁进行了对比试验,同时进行了锚固端不同锚固方式共五种工况的加固效果的对比试验。试验结果分析表明：CFRP布预应力施加方法简便且易在加固施工实践中应用;CFRP布施加预应力在加固效果上明显优于不加预应力的加固方法;施加预应力加固时必须在端头锚固且锚固效果良好。     

混杂FRP复合材料性能及其加固腐蚀RC梁弯曲性能研究

在混杂FRP(Fiber Reinforced Polymer)复合材料单轴拉伸性能研究的基础上,通过对四根腐蚀混凝土梁的弯曲试验,研究了碳/芳纶/玻璃三种纤维层间混杂布对腐蚀混凝土梁弯曲性能的影响。结果表明:(1)混杂FRP复合材料均表现出良好的混杂效应,但碳/芳纶/玻璃三种纤维的混杂效应最优,其混杂效应系数达到0.453。(2)碳/芳纶/玻璃层间混杂纤维布加固腐蚀梁的开裂、屈服、峰值、极限荷载相比未加固腐蚀梁分别提高了14%、60%、98%和91%,而位移延性系数仅降低11%,表明混杂纤维布可显著改善腐蚀混凝土梁的弯曲性能,这将为混杂FRP复合材料加固腐蚀混凝土结构性能评估与加固设计提供参考。     

Flexural strengthening of RC beams with prestressed NSM CFRP rods – Experimental and analytical investigation

The effectiveness of strengthening reinforced concrete (RC) beams with prestressed near-surface mounted (NSM) carbon fiber reinforced polymer (CFRP) rods was investigated. Four RC beams (254 mm deep by 152 mm wide by 3500 mm long) were tested under monotonic loading. One beam was kept un-strengthened as a control beam. One beam was strengthened with a non-prestressed NSM CFRP rod. Two beams were strengthened with prestressed NSM CFRP rods stressed to 40% and 60% of the rod’s ultimate strength. The test results showed that strengthening with non-prestressed NSM CFRP rod enhanced the flexural response of the beam compared to that of the control beam. A remarkable improvement in the response was obtained when the RC beams were strengthened with prestressed (40% and 60%) NSM CFRP rods. An increase up to 90% in the yield load and a 79% in the ultimate load compared to those of the control beam were obtained. An analytical model was developed using sectional analysis method to predict the flexural response of RC beams strengthened with prestressed NSM CFRP rods. The proposed model showed excellent agreement with the experimental results.     

预应力与非预应力AFRP加固腐蚀钢筋混凝土梁疲劳性能研究

对非预应力芳纶布(AFRP)加固和带永久锚具的预应力AFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能进行研究。通过疲劳试验,探讨预应力水平和钢筋锈蚀程度对加固梁疲劳破坏机制、疲劳寿命、挠度等的影响。试验结果表明:预应力AFRP与非预应力加固梁的疲劳破坏机制相同,都为纵筋的疲劳断裂;预应力AFRP加固锈蚀混凝土梁的抗疲劳特性明显优于非预应力加固梁;预应力水平越高,中度腐蚀梁加固后疲劳寿命越高;锈蚀率越高,梁的疲劳寿命越低,重度锈蚀梁疲劳寿命的降低幅度比中度锈蚀梁更明显。通过与光面钢筋对比,获得锈蚀纵筋的等效疲劳切口系数K f。结果表明,钢筋锈蚀率的增加会导致K f增大,从而导致锈蚀梁疲劳寿命明显降低。基于试验结果,建立了预应力AFRP加固中度腐蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命的计算公式,供桥梁加固设计参考。     

预应力高强不锈钢绞线网-高性能砂浆抗弯加固试验研究

在以往试验研究的基础上,对钢绞线施加预应力,以研究预应力高强不锈钢绞线网-高性能砂浆加固技术对RC梁的适用性。对5根预应力高强不锈钢绞线网-高性能砂浆加固的钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了抗弯试验研究,试验结果表明,采用预应力措施有效地提高了梁的抗弯承载力和刚度,较好地约束了裂缝的发展。同时提出利用该种加固方法进行抗弯加固的承载力设计计算公式。计算结果与试验结果吻合较好。另外,还就高强不锈钢绞线网的预应力张拉、预应力损失等进行试验研究,提出完整的预应力高强不锈钢绞线网加固受弯构件的施工工艺,并给出采用不同张拉方法时预应力有效值系数的取值,使得该种加固方法能够更好地应用于实际工程中。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁力学性能试验

基于预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁能够提高其承载能力的理论,进行了6根外贴预应力碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁的力学性能试验。研究了在不同预应力和不同端部锚固方式下加固后的钢筋混凝土梁的预应力损失、开裂荷载、跨中挠度、极限荷载及抗弯抗剪性能。结果表明:碳纤维布预应力在一定范围内能够决定钢筋混凝土梁的加固效果,同时在梁端部采取锚固方式能有效阻止预应力碳纤维布在放张过程中的预应力损失;预应力碳纤维布加固后梁的开裂荷载随着预应力的增大而增大,最大增大幅度达到81.8%;极限荷载在一定范围内随预应力的增大先增大后减小,极限荷载最大增大幅度为41.07%。     

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。