CFRP网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁的#br# 抗剪性能与计算公式

为揭示不同网格单位加固量对碳纤维增强复合网格(carbon fiber reinforced polymer grid,简称CFRP grid) 聚合物水泥砂浆(polymer cement mortar,简称PCM)复合加固钢筋混凝土(reinforced concrete,简称RC)梁抗剪性能的影响,构建CFRP网格-PCM加固RC梁的承载力计算方法,文章首先对7根采用CFRP网格 PCM复合加固RC梁进行四点弯曲静力加载试验,并在试验研究的基础上,提出基于横竖双向网格实际抗剪贡献的CFRP网格-PCM加固RC梁的承载力计算公式。研究结果表明：采用CFRP网格-PCM复合加固RC梁能显著提高其抗剪承载力,其中CFRP网格对于抗剪承载力的提高发挥主要作用,而PCM仅起到黏结剂的作用;加固梁的抗剪承载力与CFRP网格单位加固量呈正相关,但CFRP网格的协同变形性与CFRP网格单位加固量呈负相关;所提出的抗剪承载力计算公式与试验结果吻合良好。     

碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁的抗弯性能试验研究

为研究碳纤维增强复合(CFRP)网格和聚合物水泥砂浆(PCM)复合加固钢筋混凝土(RC)梁的抗弯性能,对5个RC梁试件进行抗弯性能试验,分析CFRP网格-PCM复合加固RC梁的抗弯破坏机理,研究网格不同层数和不同单位加固量对RC梁抗弯性能的影响。基于抗弯承载力的既有计算模型,引入剥离应变建立改良计算模型,并采用其他学者的9根FRP网格加固RC梁的受弯试验数据,验证改良计算模型的准确性。研究结果表明：CFRP网格-PCM对RC梁的抗弯加固效果明显,单位加固量较高的试件具有更高的承载能力,但其更易发生剥离破坏;在单位加固量相当的条件下,单层网格与双层网格呈现出相同的抗弯性能,双层网格重叠布置的加固方式是有效的;抗弯承载力的既有计算模型对试验结果拟合效果较差,所建立的改良计算模型拟合程度较好,能更好地反映CFRP网格-PCM复合加固层的实际受力状态。     

碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究碳纤维增强复合(CFRP)网格和聚合物水泥砂浆(PCM)复合加固工字形截面钢筋混凝土(RC)梁的抗剪性能,对3个试件进行抗剪性能试验和有限元模拟,分析了CFRP网格-PCM加固RC梁的抗剪破坏机理,研究了不同加固方式对试件抗剪性能的影响。研究结果表明：采用CFRP网格-PCM对RC梁进行抗剪加固可有效抑制斜裂缝的发展,能够较大幅度提高RC梁的抗剪承载力;相比仅腹部加固的试件,腹部和腋部都加固的试件的二次刚度、极限荷载均有所提高,且CFRP网格变形减小,与混凝土界面的黏结能力增强;在有限元分析中,采用混凝土的CDP模型和Spring2弹簧单元来预测CFRP网格加固混凝土的抗剪承载力是可行的;建立了基于杆状材料有效应变的抗剪计算方法,该方法可有效预测加固RC梁的抗剪承载力,为结构加固设计提供参考。     

基于黏结滑移内聚力模型的纤维增强材料网格加固混凝土梁弯曲承载力计算

为深入研究纤维增强复材(FRP)网格-水泥基材复合加固钢筋混凝土(RC)梁的抗弯性能,对完成试验的5根梁试件进行有限元建模,并引入黏结滑移内聚力模型单元,重点分析了受弯破坏时复合层与RC梁的界面损伤演化机理。以FRP网格单位加固量和RC梁配筋率为导向,建立多个参数化有限元模型进行对比分析,最终提出基于黏结滑移内聚力模型的FRP网格加固RC梁弯曲承载力改良计算模型,并依据相关文献验证计算模型正确性和适用性。研究结果表明：基于黏结滑移内聚力模型单元建立的有限元模型能够有效拟合试验过程与试验结果;复合层与RC梁的界面损伤由剪跨段出现并沿着网格方向发展至支座处,最终同时损伤导致界面破坏;网格单位加固量与配筋率对RC梁弯曲承载力影响较大,网格单位加固量与发生剥离破坏时跨中网格应变呈负相关,配筋率对发生剥离破坏时跨中网格应变影响较小;提出的FRP网格加固RC梁弯曲承载力改良计算模型是正确并适用的,能够较好地预测加固试件的弯曲承载力和跨中网格应变。     

聚合物水泥砂浆-碳纤维网格加固层与混凝土界面的黏结性能试验研究

为研究聚合物水泥砂浆(polymer coment mortar,PCM)-碳纤维增强复合(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)网格加固层与混凝土界面的黏结滑移关系和应力传递机理,对18个试件进行了拉拔试验,观测了其破坏形态和荷载-滑移关系,分析了CFRP网格的结点数、网格间距和不同类型的PCM对界面的黏结滑移和应力传递的影响。试验结果表明:低弹性PCM变形能力虽优于高强度PCM,但其在受拉过程中由于变形,易产生较大的应力,从而导致混凝土与PCM之间过早产生剥离破坏;CFRP网格在抗拉中起到约束滑移的作用,并随着网格间距的增加,横向网格筋的约束作用越显著;纵向网格筋的应变均呈现出从加载端到自由端逐渐减小的趋势,拉应力通过CFRP网格的结点依次传递给PCM和混凝土,其中第1网格结点的抗拉效果最明显;为使CFRP网格与PCM、混凝土有足够的黏结强度,即网格结点的应变分担率总和达到90%以上,则网格结点至少要3个及以上,且网格结点应随着网格间距的减小而增多。     

纤维增强复材网格-工程水泥基复合材料加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

为探明纤维增强复材(FRP)网格-工程水泥基复合材料(ECC)复合加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的加固作用机理和破坏模式,对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究FRP网格-ECC加固的微观力学性能和FRP横、纵网格筋在抗剪过程中的贡献大小,最后将三种既有计算模型的计算值与试验值进行对比分析。研究结果表明:试验梁发生了三种形式的破坏:剪压区混凝土受压破坏、FRP网格-ECC复合层剥离破坏、支座混凝土被压溃破坏;与普通混凝土梁相比,FRP网格-ECC加固梁的抗剪承载力有大幅提高,幅度可达35%～45%;在三种计算模型中,FRP网格材计算模型与实际吻合程度最高,可用来更为准确地预测FRP网格-ECC加固RC梁的抗剪极限承载力。     

CFRP加固RC梁抗剪承载力的计算

为了研究CFRP加固RC梁抗剪承载力问题,通过四种FRP抗剪加固RC梁计算模型,对文献[1]~[3]中试验梁的抗剪承载力进行了计算,并与文献试验结果作了对比分析,指出与普通RC梁相比,CFRP加固RC梁抗剪承载力提高,CFRP和混凝土间存在抗剪相互作用;四种计算模型结果有差异,与试验结果的吻合程度不相同,各模型都对一些参数的取值进行了简化,存在缺陷,有待改进。     

叠合与粘贴CFRP复合加固RC简支梁的抗弯承载力试验研究

通过分析叠合与粘贴CFRP复合加固RC简支梁承载力的两大主要影响因素,运用现有计算方法推导得出复合加固RC梁的抗弯承载力计算公式,试验发现:仅粘贴CFRP加固RC梁,虽能有效提高构件承载力,但由于下部受拉储备充足而使上部受压储备相对不足,使构件发生类似超筋梁的脆性破坏,其极限承载力明显低于上部同时有叠合层的RC梁。试验比较发现:所用计算方法得出的计算值与试验值相比偏小,计算公式偏于保守。     

钢筋钢丝网砂浆加固RC梁的抗剪试验

进行了钢筋混凝土(RC)原梁、钢筋钢丝网砂浆(SWM)加固RC梁和钢筋网砂浆(SM)加固RC梁的抗剪试验研究.结果表明:相对于SM加固法,SWM加固法能大幅度提高加固梁的抗剪承载力;即使在钢丝网用量很少的情况下(施工方便),加固梁仍具有良好的裂缝控制能力和相对较大的变形能力.同时,给出了加固梁的抗剪承载力和斜裂缝宽度的计算公式,其计算结果与试验结果基本吻合.     

纤维网格复合超高性能混凝土加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究纤维网格复合超高性能混凝土（UHPC）加固钢筋混凝土梁的抗剪性能，对2根UHPC加固梁、4根纤维网格复合UHPC加固梁及2根未加固梁进行静力试验，研究剪跨比、UHPC厚度和纤维网格层数对钢筋混凝土梁破坏形态、荷载-挠度曲线、受剪承载力以及延性的影响。结果表明：采用UHPC对钢筋混凝土梁进行抗剪加固，可以明显改善梁的破坏形态，提高梁的受剪承载力；采用UHPC对钢筋混凝土梁进行抗剪加固，可以显著提高梁的开裂荷载，提升幅度为150%～216%；采用纤维网格复合UHPC加固的梁，延性系数大幅增加。最后，利用桁架-拱模型，推导了纤维网格复合UHPC加固钢筋混凝土梁的受剪承载力计算公式，计算值与试验值吻合较好。     

纤维增强复合材料网格-环氧砂浆加固混凝土梁的抗剪性能试验

通过对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究纤维增强复合材料(FRP)网格-砂浆加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的界面机理和破坏模式,深入分析不同加固参数下此种加固方法的抗剪加固效果以及FRP网格的实际受力行为;并通过收集到的试验数据对五种现有计算模型进行分析对比。研究结果表明:FRP网格加固试件可抑制斜裂缝的发展,大大提高试件的极限承载力和变形能力,加固效果显著;当原混凝土梁的剪切斜裂缝宽度过大或出现剪压破坏时,FRP网格-砂浆与原混凝土梁间易产生不同程度的界面剥离破坏;在一定范围内,FRP网格的抗剪贡献与混凝土强度、剪跨比呈负相关,与FRP网格加固量呈正相关;并且混凝土强度或剪跨比越大,加固层出现界面提前剥离的可能性越高。     

CFRP加固钢筋混凝土梁二次受力抗剪试验研究

通过4个不同持续荷载下的CFRP加固梁抗剪试验,其中1个对比梁,3个不同荷载下的加固梁.试验结果表明,加固梁的极限抗剪承载力得到了提高,裂缝宽度和跨中挠度有所减小.发现现有的抗剪承载力计算公式远大于试验值,这是不安全的,进而提出了考虑二次受力的抗剪承载力计算公式,和试验结果吻合良好,具有一定的参考价值.     

织物增强混凝土加固RC梁的斜截面抗剪承载力试验研究

基于不同剪跨比的织物增强混凝土(TRC)加固RC梁的斜截面抗剪承载力试验,研究被加固梁的斜截面抗剪承载力及其破坏形态的变化,并研究剪跨区加固后梁的变形特点。试验结果表明,加固措施可以有效地提高梁的斜截面抗剪承载力,改善梁的斜截面破坏的脆性,对斜裂缝的发展有一定的约束作用,并减小梁在斜裂缝出现前的挠度。试验还表明,对剪跨比较大的RC梁,采用织物增强混凝土薄板加固后,其斜截面抗剪承载力提高幅度较大:当剪跨比为1时,加固后梁的斜截面极限抗剪承载力提高4%;当剪跨比为2.5时,加固后梁的斜截面极限抗剪承载力提高68%。在试验研究的基础上,给出TRC薄板加固梁的受剪承载力设计计算公式,公式计算结果与试验结果基本吻合。     

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。     

CFRP布加固RC梁抗剪性能的试验研究

作为粘贴钢板加固技术的延伸与拓展,非金属材料-纤维增强塑料(FRP))日益受到国内外土木界尤其是加固工程界的重视.以往大多数的研究主要限于梁的抗弯加固,对抗剪补强方面研究甚少.本文通过大量的室内试验,论证了CFRP布对RC梁抗剪加固的有效性;提出了RC梁侧粘贴CFRP布后的抗剪承载力的计算方法和CFRP布有效应变的建议值;并将试验值、理论值和非线性有限元的计算结果进行了对比.最后,提出了CFRP布的最佳粘贴位置.     

FRP网格-ECC复合层加固混凝土界面定量化处理及黏结性能试验研究

针对传统纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)网格-工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites, ECC)复合层加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)结构存在界面处理质量无法保证的问题,提出通过对混凝土表面钻孔定量化描述界面粗糙度的改良FRP网格-ECC复合层加固方法,并建立了粗糙度评价指标,即界面处理率。为研究不同界面处理率下复合层与混凝土之间的界面黏结性能,开展复合层抗拉试验研究其材料性能,并对4组12个双剪试件进行试验,考察不同界面处理率对复合层与混凝土黏结剪切性能的影响。研究结果表明：复合层的拉伸应力-应变曲线呈双线性,抗拉强度为10.62 MPa,极限拉应变为0.0138;未界面处理的试件发生了界面剥离破坏,经界面处理后试件随着界面处理率的增大,破坏模式逐渐从临界断裂破坏向复合层断裂破坏过渡,即定量化界面处理的改良加固法可抑制界面的剥离,且可在一定程度上控制界面破坏形态;基于现有FRP片材-混凝土的黏结滑移模型,并考虑FRP网格-ECC复合层整体受力行为和界面处理率...     

二次受力CFRP布加固钢筋混凝土梁的受剪性能研究

在CFRP加固钢筋混凝土梁受剪承载力的基本假定的基础上,采用桁架-拱模型,推导出了一次受力下CFRP布加固钢筋混凝土梁的斜截面受剪承载力计算公式,考虑了CFRP受力的不均匀性,采用CFRP的有效应变,并在一次受力的基础上,考虑了二次受力对CFRP抗剪的不利,推导出了二次受力下CFRP布加固钢筋混凝土梁的受剪承载力公式.     

CFRP加固砖砌体承载力试验分析与建议

为获得简化的CFRP加固砖砌体墙抗剪承载力计算公式，本文开展了8个CFRP加固和4个未加固的砖砌体墙在低周反复荷载作用下的拟静力试验研究，获得CFRP加固砖砌体试件抗剪承载力实测值和破坏形态，给出砖砌体墙CFRP应变发挥系数与高宽比关系。当砖砌体墙高宽比在0．56～0．71范围时，CFRP应变发挥系数与高宽比基本呈线性关系，提出CFRP应变发挥系数简化计算公式，其承载力理论结果与实验实测值吻合较好，可见CFRP应变发挥系数计算公式能够比较准确地计算CFRP提供的抗剪承载力，对实际工程加固抗震设计具有一定的指导意义。     

CFRP用于RC梁抗弯加固剥离承载力的计算方法

深入分析了剥离破坏的机理，结合现有的CFRP加固RC梁的试验结果对四种计算端部剥离承载力的模型进行了分析研究后，比较得出了一套精度高，形式简单的端部剥离承载力计算公式，从而进一步完善了CFRP加固RC梁的设计理论。     

外贴CFRP加固RC梁正截面承载力的实用计算

依据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)和《混凝土结构加固技术规范》(CECS25:90),基于平截面假定,考虑二次受力,提出了外贴碳纤维加固RC梁的正截面承载力实用计算公式,从提高CFRP加固RC梁的延性出发,推导了其适用条件,用结构分析软件ANSYS模拟了CFRP加固RC梁的荷载位移曲线,最后计算了正截面抗弯承载力值。理论计算与试验结果比较吻合,可供工程设计参考。