湿热环境下预应力CFRP加固高强混凝土梁的抗弯性能研究

为研究高温、高湿环境对碳纤维布加固高强混凝土梁抗弯性能的影响,在温度为４０℃和温度为２０℃环境下,对ＣＦＲＰ预应力及非预应力加固的２４根梁进行弯曲试验。结果表明:在温度为２０℃的自然环境下,与无ＣＦＲＰ布粘贴的基准梁相比,粘贴非预应力ＣＦＲＰ布加固的试验梁,其开裂荷载提高３５．６％,极限荷载提高３７．６％,并且随着ＣＦＲＰ的施加和预应力等级的逐渐加大,其开裂荷载显著升高;在温度为４０℃的湿热环境下,与无ＣＦＲＰ布粘贴的基准梁相比,非预应力ＣＦＲＰ加固的试验梁,其开裂荷载提高２７．３％,极限荷载提高２９．３％,随着ＣＦＲＰ预应力等级逐渐提高,其开裂荷载呈逐渐增大趋势;与温度为２０℃自然环境相比,在温度为４０℃的湿热环境下,试验梁的开裂荷载与极限荷载呈下降趋势,且随着预应力等级的增大,下降幅度变大。     

盐雾干湿循环对预应力CFRP加固梁抗弯性能影响

为了研究盐雾干湿循环作用下预应力ＣＦＲＰ加固梁的抗弯性能，采用３．５％ＮａＣｌ溶液作为干湿循环介质，分别在０次、７０次和１４０次干湿循环次数下，对２１根不同ＣＦＲＰ预应力等级的加固梁进行了四点弯曲试验。研究结果表明:当ＣＦＲＰ预应力等级由１５％提高至３０％时，加固梁的极限荷载分别提高了１０．０％和２３．０％，延性系数分别提高了２８．０％和６５．４％，表明预应力ＣＦＲＰ对加固梁抗弯性能的提高有明显效果；在干湿循环作用７０次与１４０次后，３０％ＣＦＲＰ预应力等级加固梁的极限荷载分别下降了８．３％和１５．７％，延性系数分别下降了７．６％和３７．９％，表明盐雾干湿循环次数的增加会对预应力ＣＦＲＰ加固梁的抗弯性能产生显著影响。     

冻融循环作用下CFRP-高强混凝土的界面行为

为了研究冻融作用对ＣＦＲＰ－高强混凝土界面性能的影响,对冻融循环作用后的ＣＦＲＰ－高强混 凝土试件进行了双面剪切试验,并建立了基于混凝土塑性损伤模型的有限元模型,对实验结果进行补充 和对比讨论。结果表明:冻融循环使ＣＦＲＰ－高强混凝土粘结性能呈劣化趋势,且劣化速度在循环150 次后加快;随着冻融循环次数的增加,极限端部滑移加速减少;同样荷载条件下ＣＦＲＰ应变发展更快,混 凝土损伤深度增加。基于混凝土冻融本构与塑性损伤的有限元模型与试验结果有较好的吻合性,可以 作为ＣＦＲＰ－高强混凝土冻融作用下的预测模型。     

带初始材性缺陷梁加固后力学模型研究

既有混凝土结构难免存在带有初始材性缺陷的 ＲＣ构件,其加固可行性及力学行为与正常混凝土构件不同,当前缺乏针对性研究成果。为此,采用玄武岩纤维（ＢＦＲＰ）布加固了 2根混凝土材性不符合设计要求的 ＲＣ梁,另有 1根未加固梁作为对比梁,共计测试了 3根梁。通过试验加载观察缺陷梁在加固前后的受力特征、破坏模式和极限抗弯承载力,分析相应的力学模型,最后根据极限状态下的破坏模式,采用“系杆 －拱”模型推导出缺陷梁加固后极限承载力计算公式。结果表明:随着外荷载和破坏程度的增加,加固梁由正截面抗弯模型进化到“梳状拱”受力模型,再变为极限状态下的“系杆 －拱”模型;梁底 ＢＦＲＰ布加固结合梁端 Ｕ型锚固措施可以有效提高缺陷梁的抗弯刚度、屈服荷载和极限承载力;提出的承载力计算公式计算值和试验值吻合良好且适中保守。     

预应力CFRP加固钢筋混凝土梁的受力试验

采用预应力碳纤维布(CFRP)、非预应力CFRP加固钢筋混凝土梁与未加固对比梁进行受力试验,分析了预应力CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏特征,研究CFRP预应力和混凝土预裂对加固钢筋混凝土梁的裂缝、挠度、混凝土和CFRP应变、开裂荷载、屈服荷载和极限荷载的影响。结果表明:对CFRP施加预应力可充分发挥其高强的特性;预应力CFRP可明显增强加固钢筋混凝土梁的抗弯性能,提高开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,提高截面抗弯刚度,增大极限破坏时的挠度和延性,减小裂缝宽度和延伸长度;混凝土预裂将在一定程度上降低预应力CFRP对加固梁抗弯性能的增强作用。     

碳纤维加固一次受力钢筋混凝土梁试验研究

通过４根完好的钢筋混凝土矩形截面简支梁的抗剪试验，对用ＣＦＲＰ补强一次受力钢筋混凝土梁斜截面强度的力学性能进行了试验研究，证明用ＣＦＲＰ补强钢筋混凝土梁斜截面强度效果良好。     

GFRP加固高强混凝土柱偏压性能的实验研究和有限元分析

为研究ＧＦＲＰ加固高强混凝土柱偏压性能,对10根ＧＦＲＰ加固高强混凝土柱试件进行偏压试验 研究以及有限元分析,试验参数有偏心距、加固方式（横向约束加固、纵向抗弯加固、混合加固）、加固层 数。得到了加固柱的极限承载力、荷载－挠度曲线、ＧＦＲＰ应变分布、裂缝的发展情况和破坏形态等。分 析结果表明,横向粘贴ＦＲＰ显著提高小偏心试件的承载力和延性,对大偏心试件承载力的提高不明显。 纵向粘贴ＦＲＰ可以明显提高大偏心试件的承载力,但会增加试件破坏的脆性。混合加固大偏心试件效 果最好,混合加固小偏心试件优势不明显。     

ＧＦＲＰ管钢筋混凝土组合构件的徐变性能研究

在长期荷载、温度和混凝土徐变等因素的影响下,ＧＦＲＰ管钢筋混凝土受弯构件会发生内力重 分布,改变其受力性能。利用内力平衡,建立ＧＦＲＰ管钢筋混凝土组合截面受压高度、初始应力计算公式 及徐变效应影响的计算模型,并编制了ＧＦＲＰ管钢筋混凝土构件的徐变效应计算程序,计算分析了混凝 土强度等级、温度、ＧＦＲＰ含量及荷载等主要设计参数对ＧＦＲＰ管钢筋混凝土构件的徐变效应的影响。计 算结果表明,ＧＦＲＰ管钢筋混凝土受弯构件的徐变随着含ＧＦＲＰ率的增加而减小,随者弯矩的增加而增 大,随着混凝土强度等级的提高而增大,随着温度升高而增加。     

长周期干湿交替下预应力CFRP加固RC梁的抗弯性能

为了研究长周期干湿交替环境对预应力ＣＦＲＰ加固ＲＣ梁的抗弯性能影响，对4组试件进行干湿循环的实验，次数设计为0次、70次、140次、280次，预应力水平均为ＣＦＲＰ材料抗拉强度标准值的30％。结果表明，干湿交替70次、140次、280次后，试件的极限荷载下降比例分别为8．3％、15．7％以及23．7％，跨中极限挠度下降比例分别为8．4％、30．6％和33．2％，延性系数分别下降了7．6％、37．9％和41．5％；ＣＦＲＰ极限应变在经历了280次干湿交替后减少了48％，材料利用率大幅降低，且加固试件脆性破坏现象更加明显。这些结果表明长周期的干湿交替会对预应力ＣＦＲＰ加固ＲＣ梁的抗弯性能造成显著损害。     

粘钢加固陶粒混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究钢板加固后陶粒混凝土梁的抗弯性能,对1片未加固的对比梁和3片厚度分别为0．5ｍｍ、1．0ｍｍ、1．5ｍｍ的钢板粘贴加固梁进行抗弯试验。试验结果表明:与未加固陶粒混凝土梁对比,适筋条件下粘钢加固陶粒混凝土梁的开裂荷载、极限荷载最多分别能提高91．3％、39．5％;加固梁与未加固梁的破坏机理与破坏形态相同;钢筋与钢板的应变发展规律基本一致,钢筋与钢板协同作用效果较好,且钢筋应变表现出一定的滞后效应;随着粘钢厚度增加,钢板对陶粒混凝土梁裂缝的发展抑制效果越明显;普通混凝土粘梁钢加固抗弯正截面计算公式可用于粘钢加固陶粒混凝土梁的抗弯承载力计算。     

纤维编织网增强混凝土加固钢筋混凝土受弯梁的抗裂性能研究

采用纤维编织网增强混凝土(TRC)这种新型材料对结构进行修补加固不仅可以改善结构的性能,而且可以几乎不增加结构的截面尺寸。为了评估TRC增强钢筋混凝土构件的抗裂能力,分别对14根不同情况的梁进行弯曲试验。结果表明,在钢筋混凝土梁配筋率一定的情况下,提高TRC层中的配网率可以有效地延缓梁上主裂缝的发展,减小裂缝的宽度和间距;纤维编织网的表面粘砂处理能更好发挥纤维编织网的约束能力,从而有效减小梁受拉区底面的最大裂缝宽度。精细混凝土中掺加聚丙烯纤维有助于提高梁的起裂荷载和减小梁正常使用阶段的裂缝宽度,有助于改善精细混凝土的韧性。新老混凝土界面植入U型抗剪销钉可以提高增强后梁的整体刚度,从而提高其抗裂性能;而涂抹界面剂的作用不明显。最后,基于钢筋混凝土结构的裂缝间距和宽度计算理论,定性地分析了纤维编织网对钢筋混凝土结构裂缝计算中控制参数的影响。     

ＣＦＲＰ布加固榫卯节点Ｍ－θ 滞回曲线定性分析

为更好地保护古建筑,采取拟静力加载方法,定性研究了ＣＦＲＰ布（ＣａｒｂｏｎＦｉｂｒｅＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃ） 加固榫卯节点的抗震效果。以故宫太和殿某开间梁柱框架为原型,制作了1∶8缩尺模型。采取水平低 周反复加载方式,首先进行未加固节点抗震性能试验,在此基础上采用ＣＦＲＰ布包裹各榫卯节点,进行加 固后节点对比试验。基于试验获得的节点Ｍ－θ 滞回曲线,对每一个滞回环曲线的承载力、刚度、延性、 耗能等力学参数变化进行了详细对比论述,定性评价了ＣＦＲＰ布加固榫卯节点的抗震效果,并进行了量 化分析验证。结果表明:榫卯节点加固前具有较好的延性与耗能性能,其主要抗震缺陷包括较低的承载 力、较差的转动刚度;与未加固节点相比,ＣＦＲＰ布加固后的榫卯节点可弥补上述不足,且加固后的节点 仍具有较好的延性和耗能性能。     

荷载和环境共同作用下混凝土中氯离子传输的试验研究

荷载和环境作用影响着混凝土中的氯盐传输过程和混凝土结构的服役寿命。采用弹簧加载系统对8根钢筋混凝土梁施加极限抗弯承载力28%、22%、16%和10%的持续弯曲荷载,并测定混凝土梁跨中部位的局部应变;氯盐侵蚀试验在多功能人工模拟环境试验箱中进行,4根混凝土梁置于5%的Na Cl溶液并在环境温度为50℃下进行浸泡试验,其余4根钢筋混凝土梁在全自动干湿循环试验箱中进行干湿循环试验,干燥过程中环境相对湿度为60%。氯盐侵蚀60 d后对混凝土梁受拉区和受压区取粉分析氯离子浓度。结果表明:与未承受荷载混凝土试件的氯离子传输速率相比,拉应变达到526με时氯离子扩散系数达到未承受荷载时的2.4倍,压应变达到90με时氯离子扩散系数无明显改变,而当压应变达到175με时氯离子扩散系数降低为无荷载作用时的0.4倍,拉应力加速了氯离子的传输速率,而压应力在一定范围内能够抑制氯离子的传输;且干湿循环条件下混凝土的氯离子传输速率明显高于浸泡条件的混凝土。"拉应力+干湿循环"条件对氯离子的传输影响最大;混凝土局部应变与氯离子扩散系数的相关性较好,能够反映荷载作用对氯盐传输的影响。在一定应变范围内,氯离子扩散系数随拉应变的增大而提高,随压应变增大而降低。     

预应力玻璃纤维布加固已损混凝土梁的试验研究

提出粘贴预应力玻璃纤维布加固混凝土梁的技术。设计了5根不同加固情况的混凝土梁,分别试验观测其正截面受弯承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,裂缝开展情况及破坏现象,分析加固梁的受力特点以及受力性能,探讨不同受损程度对加固效果的影响,提出了实用技术与建议。     

BFRP与CFRP加固混凝土梁抗弯性能试验研究

通过6根BFRP加固梁和3根CFRP加固梁的抗弯性能对比试验,分析了FRP类型、FRP粘贴层数和混凝土强度等级对加固梁抗弯性能的影响。试验结果表明,梁的抗弯承载力和抗弯刚度随FRP强度、FRP粘贴层数及混凝土强度等级的增加而提高,但不成线性关系;U型箍锚固量相同的情况下,CFRP加固梁较BFRP加固梁更容易发生锚固失效;对于加固梁承载力的加固效果,粘贴1层CFRP布优于粘贴1层BFRP布,但劣于粘贴2层BFRP布。     

碳纤维加固钢筋混凝土梁受弯性能非线性有限元分析

研究混凝土、受拉钢筋和CFRP在开裂、屈服、破坏各阶段的工作状态和受力特点,对认识CFRP加固机理和性能有着重要意义。应用ANSYS建立碳纤维加固钢筋混凝土梁有限元模型,利用单元生死技术模拟CFRP的不同工作状态,对试件梁开裂、屈服、破坏全过程进行非线性有限元分析。分析表明:在钢筋屈服后,CFRP加固钢筋混凝土梁在后期抗弯刚度、延性和极限承载能力方面均有增强;在结构承受较大初始荷载情况下,二次受力问题对加固梁的抗弯刚度、极限承载能力、延性存在一定影响;由于CFRP是在钢筋进入屈服阶段,应力停止增长后才发挥巨大作用,二次受力时的加固也能取得较好效果;分析结果与实测数据吻合。     

疲劳荷载下纤维编织网增强混凝土加固RC 梁的弯曲性能

为了研究纤维编织网增强混凝土(TRC)加固方式、配网率、梁的损伤程度对TRC加固RC梁疲劳性能的影响,对7根梁进行了弯曲疲劳试验。其中,1根梁不加固、3根梁采用三面加固(U型加固)、3根梁采用单面加固。试验结果表明:TRC加固梁在疲劳荷载作用下与其在静载作用下有着不同的破坏形态。加固梁的疲劳寿命与配网率的大小有关,当配网率较低时,加固梁的疲劳寿命与未加固梁的几乎相当;当配网率大于某一值时,加固梁的疲劳寿命随着配网率的增大而提高。同样配网率下,单面加固方式对疲劳寿命的提高、纯弯段弯曲裂缝的控制优于U型加固,而U型加固对斜裂缝的控制优于单面加固。TRC对损伤梁有较好的加固效果,损伤程度的大小会影响梁加固后的疲劳寿命。     

钢筋增强高韧性水泥基复合材料梁受剪延性分析

为分析钢筋增强超高韧性水泥基复合材料简支梁在集中荷载作用下的受剪承载力和延性性能,对9根超高韧性水泥基复合材料梁和1根混凝土梁开展了集中荷载作用下不同配筋率、不同配箍率及不同剪跨比的抗剪试验研究。结果表明,钢筋增强超高韧性水泥基复合材料梁较之普通钢筋混凝土梁具有更好的抗剪性能和延性性能。介绍了加载试验中试件规格、加载方式及测量设备等,分析了影响试件受剪延性性能的因素。     

ＢＦＲＰ模壳不排水加固桥墩的延性设计方法

针对桥梁桥墩受到水流冲刷发生损坏的问题，ＢＦＲＰ模壳加固桥墩是一种新型的不排水加固桥墩的方法，但缺乏针对ＢＦＲＰ模壳加固后桥墩抗震性能的分析方法。因此，在试验的基础上，建立了ＢＦＲＰ模壳加固桥墩位移和延性系数、材料性能参数，包括ＢＦＲＰ约束混凝土的极限压应变、ＢＦＲＰ配箍率、ＢＦＲＰ有效极限抗拉强度和ＢＦＲＰ有效极限抗拉应变等之间的力学计算模型，提出了基于目标延性系数提高指标的ＢＦＲＰ模壳抗震延性加固设计方法，通过试验结果验证了所提出方法的可靠性。以位于福建省某简支梁桥2号墩的桩基作为现场例证，介绍了加固设计的过程。     

低周反复荷载下钢纤维钢筋混凝土悬臂梁试验

前言钢纤维混凝土(或称钢纤维增强混凝土Steel Fiber Reinforced Concrete,简称SERC),是将钢纤维材料掺入到混凝土中,能显著提高其塑性性能、断裂韧度、抗冲击强度、抗弯强度、抗疲劳、抗裂、抗爆等性能,是用于抗震结构的一种很有前途的材料。本试验属于基本构件的试验,用低周反复加载模拟地震荷载,以探讨悬臂梁在单向荷载作用下的破坏性能,并与同类型梁进行比较。同时验证文献[4]所建议的钢纤维钢筋混凝土梁的计算公式及σ_(?)真的经验公式。