常幅循环荷载下CFL增强RC梁弯曲疲劳性能研究

通过碳纤维薄板（CFL）加固RC梁三点弯曲疲劳实验,得到了常幅疲劳荷载作用下加固梁挠度、CFL与钢筋应变的演化规律;试验过程中加固梁刚度的疲劳损伤、CFL与混凝土界面的疲劳剥离都呈现初始快速扩展、稳定扩展、失稳扩展的三阶段发展规律。通过对CFL加固梁的疲劳破坏机理的分析,指出钢筋的疲劳屈服导致CFL的剥离是加固梁最主要的破坏模式,其疲劳寿命主要取决于控制截面受拉钢筋的应力幅值,提出采用疲劳损伤第二阶段的钢筋应力幅值的△S-N曲线与国外试验结果吻合较好。     

碳纤维布加固钢筋混凝土吊车梁的疲劳损伤机理及损伤累积性能研究

以碳纤维布(CFRP)加固损伤钢筋混凝土吊车梁的抗弯疲劳试验研究为基础,分析了加固吊车梁中钢筋疲劳破坏产生的原因,揭示了CFRP加固钢筋混凝土吊车梁的疲劳破坏机理。建立了碳纤维布加固钢筋混凝土吊车梁的疲劳累积损伤模型,并根据所建立的吊车梁的疲劳累积损伤模型,对本文试件进行了疲劳损伤程度分析。研究表明,采用CFRP加固钢筋混凝土吊车梁的剩余抗弯刚度来度量其疲劳损伤变量,具有明确的物理意义。在此基础上,建立的疲劳损伤演化方程能够准确模拟CFRP加固钢筋混凝土吊车梁的疲劳损伤破坏过程。     

碳纤维薄板增强RC梁刚度分析

碳纤维薄板(CFL)加固RC梁技术已成功地应用于桥梁工程.该技术的关键问题之一是增强构件刚度的确定.本文参考规范ACI 440.1,ISIS M03-01和GB 50010,结合静载和疲劳试验,探讨了CFL增强RC梁弯曲刚度的变化规律和计算方法.分析结果表明:(1)CFL增强RC梁允许挠度增加,塑性显著增强,刚度减小;(2)疲劳荷载下构件的刚度发展分为3个阶段,其中稳定扩展阶段是疲劳寿命的主要组成部分,在此阶段随着疲劳加载次数的增加构件刚度平稳减小;(3)采用本文提出的计算公式,可以有效地确定静载和疲劳荷载作用下CFL增强RC梁的刚度.     

HRBF500钢筋混凝土梁疲劳损伤机理研究

HRBF500钢筋是我国冶金行业新研发的超细晶粒高强钢筋。基于配有HRBF500钢筋混凝土梁疲劳试验结果,采用数值模拟计算方法,对其矩形和T形截面混凝土梁的疲劳寿命、疲劳损伤机理进行分析和研究。提出用剩余抗弯刚度来定义其疲劳损伤变量,建立了HRBF500钢筋混凝土梁疲劳损伤演化模型,根据试验结果分析出,HRBF500钢筋混凝土梁的疲劳损伤增长率均随受拉钢筋初始应力的增加而减少,并推出了模型相关系数(疲劳损伤增长率)表达式。结果表明,该模型能够很好模拟HRBF500钢筋混凝土梁的第一和第二阶段的疲劳损伤过程,且根据该模型可以实现对剩余疲劳寿命的预测。     

随机变幅疲劳荷载下CFL增强RC梁疲劳寿命的试验研究

基于321国道上1个月内通过某桥的随机车流量数据,经过一系列的转换得到试验用的随机变幅疲劳荷载谱,并通过MTS810疲劳试验机实现了随机变幅疲劳荷载下碳纤维薄板（CFL）增强RC梁三点弯曲疲劳试验。试验结果表明：与普通RC梁相比,CFL的加固显著提高了随机疲劳荷载作用下RC梁的疲劳寿命,改善了其疲劳性能;随机变幅荷载下增强梁的疲劳损伤演化和疲劳破坏模式与常幅疲劳荷载相同;但随着疲劳荷载水平和荷载幅值的增大,随机变幅疲劳荷载作用下构件的疲劳寿命低于常幅疲劳荷载作用下得到的寿命,因此结构设计中采用常幅疲劳试验结果估算实际服役构件的疲劳寿命和进行疲劳设计是不安全的。     

钢-聚丙烯腈混杂纤维局部增强RC梁刚度分析

基于四点弯曲试验,研究了钢-聚丙烯腈混杂纤维(S-P混杂纤维)3种不同增强方式(局部增强、层布增强、全截面增强)对钢筋混凝土(RC)梁抗弯刚度的提高效果。结果表明:S-P混杂纤维局部增强方式与其他两种增强方式一样,可明显推迟导致试件破坏的横向垂直裂缝的出现和扩展,且也可使得其荷载-跨中挠度曲线具有明显的二次硬化特性,从而提高RC梁的抗弯刚度。但从经济性来看,仅将S-P混杂纤维用在RC梁高拉应力区的局部增强方式的效果最优。最后给出了S-P混杂纤维局部增强RC梁抗弯刚度的简化计算方法。     

碳纤维薄板加固RC梁疲劳寿命数值分析

碳纤维薄板(Carbon Fiber Laminate,简称CFL)加固RC梁的疲劳寿命是CFL加固RC梁的关键问题之一.以CFL加固RC梁为对象,利用ANSYS程序建立CFL加固RC梁有限元非线性模型,对加固梁的疲劳寿命进行了数值分析,计算出加固梁的疲劳寿命.将ANSYS计算值与试验值进行对比,计算得出的加固梁的疲劳...     

荷载与海水环境耦合作用下钢筋混凝土梁的抗弯性能研究

通过对普通钢筋混凝土梁进行前期加载和海水干湿循环试验，使试验梁发生接近实际结构的机械与钢筋锈蚀耦合损伤，并对耦合损伤试验梁进行了抗弯加载试验。结果表明：耦合损伤梁的破坏形态均为适筋破坏；损伤度越高，耦合损伤试验梁的钢筋屈服越早，裂缝发展及顶部混凝土破坏过程相对越快，其屈服荷载、抗弯承载力、刚度退化也越明显；随着荷载的增加，耦合损伤试验梁的刚度退化速度和幅度也越明显。结合耦合损伤梁试验数据，对普通梁抗弯承载力、刚度理论计算公式的相关参数进行了拟合修正，推导出了耦合损伤试验梁的抗弯承载力和刚度计算公式。     

基于累积残余应变和刚度的钢纤维高强混凝土梁疲劳损伤规律研究

本文共设计了6根钢筋钢纤维高强混凝土梁,通过等幅疲劳试验分析了钢纤维体积率和钢纤维类型等因素对钢筋钢纤维高强混凝土梁受压边缘混凝土累积残余应变及刚度的影响,并利用梁受压边缘累积残余应变和刚度分别定义了钢纤维高强混凝土梁的疲劳损伤,根据试验数据确定了梁的疲劳损伤曲线,并根据疲劳循环不同时期的累积残余应变判断其损伤状态。研究及试验结果表明:随着疲劳循环次数的增加,钢筋钢纤维高强混凝土梁受压边缘混凝土累积残余应变逐渐增大,而试件的抗弯刚度逐渐减小,其发展具有明显的阶段性;钢纤维有效降低了梁受压边缘混凝土累积残余应变发展速率和刚度的衰减速率,抑制了梁疲劳损伤的发展。     

混合配筋混凝土梁抗弯疲劳试验

为了研究混合配筋(混合配置FRP筋和钢筋)混凝土梁的抗弯疲劳性能,设计了4根混合配筋混凝土梁(1根梁承受静力荷载,3根梁承受等幅疲劳荷载),进行了疲劳试验。结果表明:混合配筋混凝土梁抗弯疲劳破坏始于受拉钢筋的疲劳断裂,GFRP筋断裂或者基体开裂剥落,随后压区顶部混凝土压碎; 破坏时纯弯段出现1条或2条主裂缝,钢筋疲劳断口光滑,未出现静力拉断时的屈服和颈缩现象; GFRP筋疲劳破坏未出现静力受拉破坏时纤维“扫帚”型破坏模式; 疲劳加载后构件产生不可恢复的残余挠度,残余挠度随着疲劳次数和疲劳上限荷载的增加而增大; 疲劳过程中纯弯段基本不出现新裂缝,均是沿已有初始裂缝扩展; 基于有效惯性矩法的刚度计算值和基于刚度解析法的刚度计算值均大于试验值,偏于不安全; 基于EN 1992-1-1:2004提出的刚度预测模型相对偏差均在10%以内,且刚度计算值小于试验值,偏于安全。     

碳纤维加固锈蚀混凝土梁短期疲劳性能研究

在不同荷载条件下,对8根钢筋混凝土梁进行试验,研究短期疲劳荷载作用下的变形、应力分布以及短期疲劳荷载作用后的力学指标。试验结果和分析表明:疲劳荷载对锈蚀钢筋混凝土梁的影响较大,明显降低试验梁的极限强度和延性;碳纤维加固后的锈蚀混凝土梁的极限承载力明显提高,且在破坏时具有良好的延性,承载力极限值可以提高22%～47%。碳纤维"U"形箍对试验梁的性能影响较大,没有粘贴"U"形箍的碳纤维加固试验梁在后期加载过程中,由于混凝土保护层的突然脱落而发生破坏。采用碳纤维材料加固后的较低锈蚀率的钢筋混凝土梁在经过短期疲劳荷载后依然能够具有良好的力学性能。     

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的衰减规律

在对碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁进行四点弯曲疲劳试验的基础上,研究了加固梁抗弯刚度和损伤变量、荷载加载次数与疲劳寿命比之间的关系。试验结果表明：加固梁抗弯刚度的衰减曲线包括初始的快速减小阶段、稳定衰减阶段和梁临近破坏的快速减小阶段。分析结果表明：加固梁的线性刚度比介于0．6～0．9之间,平均值为0．75,破坏刚度比介于0．4～0．8之间,平均值为0．6,加固梁疲劳破坏时损伤变量约为0．4,此值可作为碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁疲劳破坏的失效判据。     

复合砂浆钢筋网加固钢筋混凝土梁静力和疲劳性能试验研究

对用高性能水泥复合砂浆钢筋网加固的钢筋混凝土梁进行了正截面受弯静力和等幅疲劳试验研究。通过对加固形式为U形三面加固的8根钢筋混凝土加固梁和2根未加固梁的静载和疲劳试验,研究了这种加固技术对钢筋混凝土梁受弯疲劳性能的影响和作用。试验中对比了加固与未加固构件的裂缝开展、跨中挠度等情况,分析了在疲劳荷载作用下钢筋混凝土加固梁的承载力、疲劳性能和破坏形态等。试验结果表明,加固后试件的疲劳变形有所减小,试件的疲劳抗裂性能也得到较大提高。试验证实,加固施工只要满足简单的操作规程就不会发生剥离破坏。根据试验分析,得到了加固试件在疲劳荷载作用下变形模量、疲劳刚度计算和正截面疲劳强度验算试验回归公式,为这种加固方法的设计提供一定的参考。     

基于车辆荷载的锈损公路桥梁疲劳性能试验研究

采用湿盐砂锈蚀方法获得腐蚀环境钢筋混凝土劣化试件,选取与车辆荷载作用下公路桥梁实际承受的疲劳应力水平,通过8根锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,分析了锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳破坏形态及应力水平和钢筋锈蚀率对梁疲劳性能的影响规律。试验结果表明,锈蚀梁的疲劳破坏形态为主筋脆性断裂;在设计应力水平作用下,疲劳加载满足规范200万次要求;在桥梁实际应力水平作用下,未锈蚀试验梁的平均疲劳寿命较规范值减少6.71%;锈蚀较严重的试验梁疲劳寿命较规范值减少13.57%,较同应力水平的未锈蚀梁疲劳寿命减少42.54%,锈蚀对试验梁的疲劳寿命影响显著。随着疲劳循环次数的增加,锈蚀梁钢筋内部出现疲劳损伤、抗弯刚度逐渐退化,混凝土残余应变累积,裂缝演变基本符合快速增加、稳定发展、急剧变化的“三阶段”发展规律。根据试验结果,建立S-N疲劳寿命方程,提出了锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命计算方法,研究结果为桥梁结构疲劳性能评估提供理论依据。     

粘钢加固混凝土梁疲劳性能试验研究

为研究粘钢加固混凝土梁的疲劳性能,进行了2根粘钢加固梁及1根对比梁的疲劳试验。试验研究表明:在钢板与混凝土粘结完好的情况下,粘贴钢板加固较大地提高了梁的抗变形能力;与未加固梁相比,因钢板端部粘结失效,加固梁主筋断裂时的疲劳循环次数反而减少,也说明在粘贴钢板加固工程中,应注意保证钢板端部的良好锚固,使钢板与混凝土良好粘结,钢板才能充分发挥作用。