碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

通过观测1根完好未加固和1根碳纤维布加固的钢筋混凝土梁在不同荷载作用下的跨中挠度、裂缝开展、钢筋应变、碳纤维布应变等的发展情况,对碳纤维布加固试验梁的受弯性能进行分析,结果表明:碳纤维布加固有效地抑制了试验梁的开裂,加固梁开裂荷载与未加固梁对比提高5.1%.在加固梁相对于未加固梁设计承载力提高40%的情况下,碳纤维布试验梁实际提高承载力为52%左右,说明碳纤维布加固设计具有比较高的保证率.根据试验数据对比分析常用的3种加固规范(GB 50010—2002,JTG/TJ 122—2008,CECS146:2003)对碳纤维布加固设计的保证率,并对在不同计算情况下,保证率达不到要求的规范进行了原因分析.     

CFRP布加固箱型混凝土梁受弯试验研究

针对箱型钢筋混凝土梁进行了CFRP布加固试验研究,考察混凝土强度、配筋率、U形箍间距、加固量等因素对箱型梁在抗弯性能和力学行为等方面的影响。试验制作了8根试验梁,将加固后的箱型梁的承载力、延性和刚度的性能进行了对比分析,综合评价各因素的加固效果,并通过比较材料应变随荷载变化曲线分析CFRP布加固对钢筋受力影响。CFRP布加固箱型混凝土梁能够较好地改善其受弯性能,有效抑制裂缝的发展和延长裂缝发生时间,相比标准梁,CFRP布加固箱型混凝土梁裂缝数量明显增多。CFRP布加固后可以有效抑制裂缝的发展,能够充分发挥材料性能,明显提高梁的刚度,有效提高梁的极限荷载。混凝土开裂前,加固梁钢筋和加固材料应变相差不大,共同受力;钢筋屈服后,CFRP布应变增加的速度明显加快,说明CFRP布承担着大部分荷载,充分发挥了其抗拉强度高的优点。     

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。     

预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁方案讨论

对5根长度为2.5m的钢筋混凝土梁进行分组试验,将相同条件下预应力加固梁与非预应力加固梁的工作性能进行了对比,并考虑了碳纤维布加固面积的变化对梁承载力的影响.试验发现,非预应力加固梁破坏形式为碳纤维布剥离破坏和受压区混凝土压碎破坏,而预应力加固梁都是碳纤维布拉断破坏;预应力加固提高了梁在使用阶段的工作性能以及梁的极限承载力.相比非预应力加固梁,预应力加固梁提高了钢筋屈服荷载并且有效地抑制了裂缝的出现和开展.     

粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土预裂梁试验研究

结合在役钢筋混凝土桥梁的损伤特点,对粘贴碳纤维布加固混凝土预裂梁在正常使用荷载水平下的钢筋应变及挠度变化规律,进行了详细的室内试验。通过比较每根试验梁加固前后的挠度及钢筋应变的变化规律,研究了持荷水平、预裂程度及配筋率对加固效果的影响程度,避免了不同试件因材料力学性能差异而导致的试验误差,模拟了实际公路桥梁加固前后的荷载试验过程,增加了室内试验数据与野外检测结果的可比性。室内试验结果表明,粘贴碳纤维布可大大提高预裂梁的刚度,有效降低钢筋应力水平,与桥梁现场静载试验结果是一致的。该研究为碳纤维布加固技术在桥梁加固维修中的应用提供了可靠的依据,具有较强的实用性。     

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。     

碳纤维布加固火灾后钢筋混凝土梁的试验研究

首先简要介绍了3根足尺的钢筋混凝土梁火灾试验情况,火灾后用碳纤维布加固其中两根梁,然后对加固后的梁和1根未加固的对比梁进行单调加载的静载试验,观测比较梁发生破坏的全过程.通过对静载试验结果进行分析发现,碳纤维布加固能够明显提高火灾后钢筋混凝土梁的极限承载力和钢筋屈服后的刚度,能够较好约束梁裂缝的发展.因此,碳纤维布对于火灾损伤后的钢筋混凝土梁,是一种较为有效的加固方法.     

CFRP加固钢筋混凝土梁的抗剪疲劳试验研究

通过对一组粘贴U型碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪疲劳试验,研究了完好加固梁与损伤加固梁的箍筋和碳纤维布应变随疲劳次数增加的变化情况,不同碳纤维布用量对抗剪加固效果的影响以及斜裂缝的扩展变化状况等。试验表明,钢筋混凝土梁粘贴U型碳纤维布后箍筋应变减小20%~50%,斜裂缝宽度减小35%~45%,且碳纤维布用量越大效果越明显,完好梁加固效果优于损伤梁。粘贴碳纤维布可以明显提高钢筋混凝土梁的抗剪疲劳性能,延长钢筋混凝土结构的使用寿命。     

CFRP加固损伤混凝土梁截面短期刚度探讨分析

本文对碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁在完全卸载或不卸载的短期刚度进行研究,在计算短期刚度时考虑初始荷载的影响即纵向受拉钢筋存在初始应变的条件下,把不同初始荷载作用下损伤钢筋混凝土梁的短期刚度变化过程分为屈服弯矩之前和屈服弯矩至极限弯矩两个阶段。在分析碳纤维布加固损伤混凝土梁截面刚度变化规律的基础上,通过对试验资料统计分析,建立了碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁截面短期刚度的简化计算公式,经试验资料验证,该公式具有较高精度。     

初始损伤对CFRP加固混凝土梁受弯性能的影响

通过9根碳纤维布加固的具有初始损伤钢筋混凝土梁、6根碳纤维布直接加固钢筋混凝土梁及3根对比钢筋混凝土梁的抗弯性能试验，分析了初始荷载、初始裂缝及加载历史等对加固梁裂缝发展、屈服荷载、刚度、极限荷载的影响。试验结果表明，采用碳纤维布加固钢筋混凝土梁可以有效的提高其抗弯性能。初始荷载、初始裂缝及加载历史等对加固梁的裂缝发展、刚度、屈服荷载和极限荷载均有不同程度的影响。     

碳纤维布增强钢筋混凝土梁正截面受力性能

通过对六根碳纤维布增强钢筋混凝土梁正截面受力性能的试验研究,系统分析了梁跨中混凝土应变、钢筋应变、碳纤维布应变、挠度变化、裂缝分布、破坏形态的特点,重点探讨了碳纤维布层数、纵筋配筋率对钢筋混凝土梁受弯性能的影响.根据试验结果,提出了碳纤维布增强钢筋混凝土梁受弯承载力的计算方法和相应的简化计算公式.     

内嵌预应力碳纤维筋加固混凝土梁受力性能试验研究

通过对内嵌预应力碳纤维加固混凝土梁的静力加载试验,对其受力过程、破坏形态、承载力、延性和变形情况进行了分析。试验结果表明：内嵌预应力碳纤维筋加固混凝土梁能大幅度提高被加固梁的开裂荷载和极限荷载,延迟裂缝开展,改善梁的正常使用状态;有效减小加固构件的变形,延缓筋材屈服,充分利用碳纤维筋的高强性能;且随着加固量及初始预应力水平的提高,被加固试件的延性有所降低。内嵌预应力碳纤维筋加固法能有效解决现有加固方法在材料利用不充分,粘结剥离破坏等方面的缺点,是一种行之有效的加固方法。     

玄武岩纤维混凝土梁裂缝和变形试验研究

为研究玄武岩纤维的掺入对钢筋混凝土梁裂缝和变形的影响,以玄武岩纤维体积掺率和纤维长度为变化参数,设计制作5根试验梁,通过静载试验获得了玄武岩纤维混凝土梁在受力过程中的裂缝分布、裂缝宽度和跨中挠度等试验数据,并与普通混凝土梁进行对比。基于试验数据分析结果提出了玄武岩纤维混凝土梁最大裂缝宽度和短期刚度计算方法。结果表明:玄武岩纤维的掺入可有效阻止钢筋混凝土梁裂缝的开展并提高梁构件的延性。     

碳纤维板加固钢筋混凝土梁和预应力钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究

用碳纤维板对2根钢筋混凝土梁和2根预应力钢筋混凝土梁进行了加固处理,对加固后梁的受弯性能进行了试验研究。试验结果表明:使用碳纤维板来提高钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁的正截面承载力的方法是有效的,并且能较好地约束裂缝的发展。     

碳纤维网与短切丝协同增强混凝土梁试验研究

分析了碳纤维网的密度、层数与预埋位置以及碳纤维短切丝的长度与掺量对混凝土梁抗折性能的影响。结果表明:预埋碳纤维网与掺入碳纤维短切丝均能显著提升混凝土梁的抗折性能;碳纤维网密度为20 mm×20 mm时,距混凝土梁上表面125 mm时的增强效果最佳;双层碳纤维网的增强效果明显优于单层碳纤维网;同时掺入碳纤维短切丝可继续提升混凝土梁的抗折性能,且掺量2%、长度6 mm的碳纤维短切丝提升效果最佳。     

玄武岩纤维增强聚合物筋钢纤维高强混凝土梁受弯试验及裂缝宽度计算方法研究

纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土梁受弯挠度过大、裂缝过宽等缺陷严重影响其正常使用性能，为此，将具有优良抗裂与阻裂性能的钢纤维混凝土用于FRP筋混凝土梁，可以有效限制其挠度与裂缝的发展。通过12根玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验，研究了钢纤维体积率、受拉区钢纤维高强混凝土层厚度、BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁裂缝分布与宽度的影响。结果表明，钢纤维的加入能够有效抑制BFRP筋高强混凝土梁的裂缝开展，减小裂缝间距、宽度和裂缝宽度差异性，当荷载为100 kN时，钢纤维体积率为0.5%~2.0%的钢纤维高强混凝土梁的裂缝宽度减小了25.22%~54.78%，裂缝宽度标准差减小了10.00%~68.18%；当受拉区钢纤维混凝土层厚度达到梁截面高度的57%时，其阻裂与限裂效果与全截面掺加钢纤维的效果接近，表明在受拉区中掺加钢纤维以限制BFRP筋混凝土梁裂缝的发展是经济可行的。基于试验和相关文献研究结果，提出了考虑钢纤维影响的BFRP筋钢纤维高强混凝土梁最大裂缝宽度的建议计算方法，该建议方法的计算值与试验值吻合良好。     

钢纤维增强钢筋混凝土梁裂缝宽度的统一计算方法

根据钢筋钢纤维部分增强混凝土梁正截面受弯性能的试验研究成果,分析了钢纤维对平均裂缝间距、钢筋应变不均匀系数和钢筋应力的影响,提出了与普通钢筋混凝土梁裂缝宽度计算方法相衔接的钢纤维增强钢筋混凝土梁裂缝宽度的统一计算方法。结果表明,在梁截面部分地加入钢纤维能够达到全截面加入对裂缝的限制效果,提出的裂缝宽度计算公式计算简便,可用于实际工程设计。     

温湿交变对外贴CFRP加固混凝土梁抗弯力学性能的影响研究

温湿交变是造成碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土梁性能退化的主要原因之一。通过试验,研究在温湿交变下碳纤维增强复合材料加固钢筋混凝土的力学特性,并观察其裂缝开展情况;在此基础上分析碳纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁在温湿交变条件下的破坏模式。试验结果与正常环境下的测试数据进行对比,得出了温湿交变对CFRP加固钢筋混凝土梁的影响程度和劣化机理。     

Deflection and crack-width prediction of concrete beams reinforced with glass FRP rods

Concrete beams reinforced with fiber reinforced polymer (FRP) bars exhibit large deflections and crack widths as compared to concrete beams reinforced with steel due to the low modulus of elasticity of FRP. Current design methods for predicting deflections at service load and crack widths developed in concrete structures reinforced with steel bars may not be used for concrete structures reinforced with FRP bars. Thus, the ACI 440 Committee has provided design guidelines for concrete beams reinforced with FRP bars. Verification of the ACI 440 methods for predicting deflections and crack widths for glass fiber reinforced polymer reinforced concrete beams are presented in this paper. In addition, improvement to the crack width equation was suggested to account for 2 layers of reinforcement. This study shows that ACI 440.1R-01 can be effectively used to predict deflections in concrete beams reinforced with FRP bars and crack width in beams with one-layer FRP bars. However, when FRP bars are placed in two layers, ACI 440.1R-01 can be used after some parameters are modified. Six full concrete beams reinforced with different GFRP reinforcement ratios were load tested and the measured deflections and crack widths were analyzed and compared with those predicted by the proposed models. The experimental results compared well with those proposed by the model.