基于改性磷酸盐水泥的CFRP网格加固钢筋混凝土板的受弯试验

采用碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)网格增强无机改性磷酸盐水泥基材料(Magnesium Phosphate Cementitious,简称MPC)加固钢筋混凝土板,MPC是对磷酸盐水泥在配合比和矿物掺合料两个方面进行改性优化,该加固方法充分利用了MPC具有早期强度高、低收缩、与旧混凝土黏结力强、良好的耐久性、防火防老化等优点。主要开展了CFRP网格增强MPC水泥基体加固混凝土板的抗弯试验,试验结果表明,破坏模式为混凝土板与加固层界面的剥离破坏;加固后板的开裂荷载提高了133%,极限荷载提高了108%。CFRP网格增强无机磷酸盐水泥基体复合材料加固技术不仅能够有效地提高混凝土板的抗弯承载力,还可以提高构件的刚度和抗裂性能。     

CFRP板嵌入式加固钢筋混凝土少筋梁的抗弯性能研究

采用CFRP板对钢筋混凝土少筋梁进行了嵌入式加固,开展了不同加固方式试验梁的抗弯性能实验,分析加固长度、加固层数对加固效果的影响。实验得到了试验梁的荷载-挠度曲线、跨中钢筋荷载-应变曲线以及CFRP板的荷载变形关系,并对试件的破坏形态进行了分析。实验结果表明,嵌入式加固可以很好地提高试件的抗弯承载能力、改变试件的破坏形态,并随着加固材料长度和加固量的增加,加固效果更好。     

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。     

配置碳纤维增强复材网格筋的混凝土板抗冲切性能研究

混凝土板在集中荷载作用下容易发生冲切破坏,实际工程中已有板柱节点冲切破坏导致结构连续倒塌的案例。通过在混凝土板中配置碳纤维增强复材(CFRP)网格筋以提高混凝土板的抗冲切性能,开展了6个试件的抗冲切力学性能试验,得到了配置CFRP网格筋混凝土板的抗冲切承载力、CFRP网格筋应变、冲切范围内板的位移和板的破坏形态。试验结果表明,在混凝土板中配置CFRP网格筋可以提高混凝土板的抗冲切承载能力和抵抗变形能力,并且在出现冲切破坏后仍具有一定的承载能力。采用CFRP网格筋提高混凝土板抗冲切性能具有工程应用价值。     

复材网格-UHTCC复合增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

文中进行7根复材（FRP）网格增强超高韧性纤维水泥基（UHTCC）复合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验,将FRP网格类型、FRP网格增强率、FRP-UHTCC复合层黏结长度作为试验变量,分析各变量对FRP-UHTCC复合增强混凝土梁弯曲性能的影响。在试验研究的基础上,给出FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力计算方法。试验结果表明,FRP-UHTCC复合层与混凝土间没有发生相对滑移现象,可以有效抑制加固层端部剥离破坏,加固梁的破坏模式为FRP网格中纵向纤维筋被拉断破坏。BFRP格栅与UHTCC黏结基体没有发生脱黏现象,优于BFRP编织网与UHTCC的黏结效果。随着FRP网格增强率的增大,加固梁的抗弯承载力得到显著提高。与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁的开裂、屈服和极限荷载最大提高幅度分别为97%、35%和33%。计算结果表明,预测值与试验值吻合较好,可以有效地预测FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力。     

预应力FRP网格加固混凝土空心板的张拉工法及其抗弯性能试验研究

FRP网格拥有双向纤维筋,刚度较低,强度较高,是一种线弹性材料,相比于FRP片材加固抗剥离性能与耐火性能更好。预应力FRP网格加固技术可以有效改善结构力学性能,充分发挥FRP网格强度高的特点,进一步抑制结构变形和裂缝扩展。设计了一套预应力FRP网格的张拉工法,利用波纹型夹片式锚具完成了网格的张拉,并介绍预应力FRP网格加固混凝土空心板的流程。同时进行了两根FRP网格加固空心板的抗弯性能试验,结果表明使用预应力FRP网格加固后的空心板,其开裂荷载、屈服荷载与极限承载力相对于基准板提高了76%,81%,77%。     

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。     

内嵌CFRP板条加固混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根足尺混凝土梁的抗弯加固试验,对内嵌CFRP板条加固梁的破坏过程、受力性能、截面应变分布和挠度变形规律进行了研究。试验结果表明,内嵌CFRP板条加固梁跨中截面应变分布和挠度变形规律与外贴CFRP加固梁相似,但内嵌加固能有效避免板条的剥离破坏,其抗弯加固性能优于相应的外贴加固梁;预载加固将会降低内嵌板条的加固效果。基于混凝土结构加固理论,并考虑预加荷载的影响,对内嵌CFRP板条加固梁3种弯曲破坏形态(钢筋屈服前混凝土压碎、钢筋屈服后混凝土压碎和钢筋屈服后FRP拉断)下的抗弯承载力进行理论分析,并建立开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩的计算公式,其计算结果与作者及国内外已有的试验实测值吻合较好,可用于实际工程加固设计。     

CFRP布加固损伤混凝土空心板抗弯试验研究

汶川地震中,预应力钢筋混凝土板破坏较多,震后对部分受损板需采用粘贴CFRP布方式进行加固。为研究加固可靠性,对包括18块CFRP布加固的受损板和1块未受损板共19个试件进行加载试验研究,探讨不同粘贴方式、粘贴量及板不同损伤程度下,板的抗弯承载性能及破坏模式。结果表明:1CFRP布采用单层四幅的粘贴方式加固构件时,抗弯极限承载力增长最为显著;2对于加固轻微破坏的预应力混凝土空心板,采用幅宽为100mm单层双幅的CFRP布粘贴;对于加固中度破坏的预应力混凝土空心板,采用幅宽为75mm单层三幅的CFRP布粘贴;3对于加固严重破坏的预应力混凝土空心板,采用幅宽为75mm单层四幅的CFRP布方式粘贴。     

CFRP片材加固超载损伤钢筋混凝土梁抗弯性能

为研究CFRP片材加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能,对5根钢筋混凝土梁进行了抗弯试验。研究了超载损伤加固梁的破坏形态,分析了加固梁的承载能力和刚度,比较了不同方法加固梁的加固效果。试验结果表明:相比未加固梁,嵌入CFRP板条直接加固梁、嵌入CFRP板条加固损伤梁、外贴CFRP板加固损伤梁、嵌贴CFRP板布联合加固损伤梁的屈服荷载分别提高了26%,11%,11%,37%,极限荷载分别提高了40%,22%,13%,64%。嵌入CFRP板条加固损伤梁比嵌入CFRP板条直接加固梁承载力降低13%。超载损伤会降低梁的承载力和刚度。三种加固方法均能提高加固梁后期刚度。嵌贴CFRP板布联合加固的效果优于单独CFRP板条嵌入或外贴加固方法,其承载力和刚度显著提高。     

GRC网格与聚丙烯纤维混凝土复合加固混凝土圆柱轴压性能试验研究

完成了24根GRC网格与聚丙烯纤维混凝土复合加固混凝土圆柱试件的轴压性能试验,研究了不同加固层混凝土中聚丙烯纤维含量、GRC网格包裹位置及包裹方式等参数对试件抗压性能的影响规律,得到了其破坏形态、荷载-应变曲线、荷载-位移曲线及极限荷载。结果表明：试件破坏形态主要为中部压溃和斜剪破坏,大部分试件加固层混凝土最终剥离;GRC网格全包试件较间隔包裹试件表现出更高的抗压性能;GRC网格外包在加固层混凝土表面的试件抗压性能优于内包在核心柱混凝土表面的试件;掺入聚丙烯纤维可小幅度增强试件抗压性能;GRC网格和聚丙烯纤维均能显著提升试件的延性。提出了GRC网格与聚丙烯纤维复合加固混凝土圆柱的正截面轴压承载力计算方法,经对比,计算值略小于试验值。     

三维碳纤维网格筋增强混凝土板受弯理论分析

介绍了一种可以运用到海港、无磁环境的CFRP混凝土薄板——三维碳纤维网格筋增强混凝土板,用碳纤维网格筋代替容易锈蚀的钢筋,并在上下CFRP网格筋之间用CFRP工字棒连接,既增强了构件的整体性,又提高了混凝土板的刚度。运用截面换算法推导出了三维碳纤维网格筋增强混凝土板在正常使用阶段的截面有效抗弯刚度;在假定"超筋"破坏的前提下,用平截面假定推导出了三维碳纤维网格筋增强混凝土板的抗弯极限承载力;依据相关规范进行三维碳纤维网格筋增强混凝土板的设计并给出设计实例及计算方法。     

内嵌CFRP加固混凝土梁粘结性能试验分析

采用表层开槽、嵌贴碳纤维增强复合材料(CFRP)的混凝土结构加固新技术,对8根跨度为2.6m的混凝土T形梁进行粘结性能试验,研究了混凝土表层嵌贴CFRP的粘结承载力。试验中通过考察嵌贴长度和胶粘剂种类这两项影响粘结的主要因素,对试验现象和数据进行了分析,发现采用粘结性能好的胶粘剂可充分发挥CFRP板的高强性能;当试件均采用性能好的胶粘剂时,CFRP板的极限荷载随嵌贴长度的增加而增大,超过最优嵌贴长度时,极限荷载不再增长。     

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。     

预应力CFRP板加固混凝土梁力学破坏模式研究

预应力CFRP板加固混凝土梁技术对其锚固件研究较多,而对其加固效果和破坏荷载下的力学模式缺乏数据分析。通过对空心板原型梁按比例缩小后制作3根混凝土实心模型梁,在预压和预应力CFRP板加固后考察不同荷载下梁的力学性能、破坏形态及裂缝发展。结果表明,该加固方法能有效地限制裂缝发展,提高混凝土梁承载力;加固件在较小荷载下符合平截面假定,预应力CFRP板和混凝土梁协同工作,随荷载增加,应变先减小后增大;施加的预应力使梁体应力重新分布,钢筋应力和构件变形都减小;理论计算与模型试验比较表明加固后梁体存在较大的安全储备。     

预应力CFRP格栅与高性能水泥基复材加固混凝土梁抗弯性能试验研究

为获得预应力CFRP格栅与高性能水泥基复材加固钢筋混凝土梁抗弯性能,将CFRP格栅预应力张拉值、CFRP格栅层数作为试验变量,共设计7根预应力CFRP格栅与高性能水泥基复材加固钢筋混凝土梁,开展其抗弯性能试验研究,分析各变量对预应力CFRP格栅与高性能水泥基复材加固混凝土梁弯曲性能的影响。试验结果表明,由于未进行有效的锚固,CFRP格栅与高性能水泥基复材复合层与混凝土间大部分发生相对滑移现象,大部分加固层为端部剥离破坏,其中CFRP格栅与高性能水泥基复材没有发生脱黏现象。随着CFRP格栅预应力张拉值、CFRP格栅层数的增大,加固梁的抗弯承载力得到显著提高。与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁的开裂、屈服和极限荷载有了一定幅度的提高,为未来预应力CFRP格栅与高性能水泥基复材加固混凝土梁端部进行有效锚固提供了一定的依据。     

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。     

CFRP嵌条长度对加固RC梁抗弯性能影响的分析

内嵌CFRP板条加固钢筋混凝土梁在结构加固中是一种新兴的、经济有效的方法。以5根CFRP嵌入法加固RC梁的抗弯性能试验为依据,采用ABAQUS有限元分析软件模拟嵌帖长度对RC梁破坏模式及承载能力的影响。模拟结果在构件破坏模式、承载力、混凝土应变等指标上均与试验结果能较好吻合,且由模拟结果能够看出,随着嵌条长度的增大,CFRP的贡献会持续存在,钢筋屈服后挠度增大的情况得以改善。     

CFRP网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁的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。     

CFRP加固受损再生混凝土板的抗弯性能试验研究

为了探究CFRP加固受损再生混凝土板的抗弯性能,制作了4块再生混凝土板(再生粗骨料取代率为50%),考虑预损伤等级及加载循环次数对试件加固性能的影响。通过试验与数值模拟研究,分析了试件的破坏模式、荷载-位移曲线及承载能力,并对规范中的承载力计算公式进行了修正。结果表明：CFRP加固再生混凝土板的破坏模式为CFRP脱落;当预损伤等级<0.4P_m(极限承载力)时,加固后的试件承载力变化不大;当预损伤等级≥0.4P_m时,加固后的试件承载力随预损伤等级的提升而降低;当预损伤等级<0.9P_m时,加载循环次数对试件的承载力影响很小;当预损伤等级≥0.9P_m时,试件承载力随加载循环次数的增大而显著降低;试件承载力随着CFRP加固层数的增加而增大;修正后的承载力计算公式具有较高的计算精度。