CFS-GFS混杂预应力加固梁界面性能数值分析

通过非线性有限元方法对CFS加固混凝土梁界面性能进行数值分析,并与解析解进行了对比,吻合较好.建立了CFS-GFS混杂加固梁界面有限元模型,将计算结果与双层CFS加固梁进行了数值对比研究.结果表明混杂加固可以有效的控制纤维布末端界面剪应力大小,并且界面正应力也有所降低,这种加固方式具有优良的界面混杂效应.在此基础上,通过模拟CFS-GFS施加不同大小的预应力,研究预应力界面性能,结果表明在粘贴端部施加锚固可以有效降低界面处混凝土及胶层应力,提高纤维布强度的实际利用率.     

CFRP/GFRP混杂加固混凝土梁胶层界面应力有限元分析

建立了CFRP/GFRP混杂纤维布加固混凝土梁有限元模型,采用数值方法研究了不同HFRP弹性模量、不同胶层厚度、不同胶层弹性模量下胶层的剪应力、正应力和混凝土梁底面的第一主应力变化情况.通过对比分析,研究这些参数对CFPR/GFRP混杂纤维布加固工程结构界面粘结力学性能的影响,揭示了胶层剪应力、正应力和界面混凝土第一主应力对纤维布剥离破坏的影响.     

AFRP加固钢筋混凝土梁的界面粘结剪应力

分析了粘贴芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁纤维与混凝土间剥离破坏的机理和导致这种破坏的主要原因,并且通过芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的静载试验结果,拟合出了纤维应变的分布曲线,找出了芳纶纤维布与钢筋混凝土梁之间的界面粘结剪应力的分布规律及影响界面粘结剪应力大小的因素,提出了避免剥离破坏的有效措施,可供实际工程参考.     

碳纤维布加固混凝土梁的界面剪应力分析

基于弹性理论,放弃了平截面假定,并以碳纤维布加固混凝土梁的破坏形态为计算模型,通过界面分析建立了微分方程,推导了在集中力荷载作用下碳纤维布和混凝土梁之间的界面剪应力计算公式。该计算公式具有一定的通用性,通过改变特解的形式可适用于其它形式的荷载。对公式分析表明,界面剪应力在梁跨中部位附近较小,但在靠近锚固端部迅速增大并达到最大值,它不但与碳纤维布和混凝土的材料性质有关,而且还与碳纤维布的贴厚度、宽度、锚固端弯矩等因素有关。减小碳纤维的厚度和刚度或增加粘贴厚度,可以减小界面剪应力最大值。通过算例,计算了不同参数情况下界面剪应力的最大值,并与有限元法计算结果相比较,相对误差在18%以内,具有较好的计算精度。     

纤维布混杂形式对混凝土界面力学性能的影响

针对CFS-GFS混杂加固钢筋混凝土梁的一种新型加固方法,通过建立不同材料本构方程,对8种不同加固模型做了非线性界面有限元数值计算.分析了不同加固形式下界面端部剪应力与正应力的分布规律,结果表明界面剪应力与正应力极大值均出现在加固界面端部,且在较短的距离内迅速减小.CFS-GFS混杂加固可以有效降低界面剥离应力,通过控制GFS在加固中所占比例,能够在保证承载力足够的情况下,改善加固界面力学性能,避免端部处发生界面或保护层剥离破坏现象.     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究

对粘贴玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究,分析了不同的加固量和加固形式时的破坏模式,分析结果表明,采用玄武岩纤维布抗剪加固后,梁的抗剪承载力显著提高,随着玄武岩纤维布加固量的增加,玄武岩纤维对梁的抗剪承载力的贡献增加.     

碳纤维布加固RC梁剥离破坏试验研究

通过对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的试验研究 ,分析了不同长度碳纤维布单层加固与双层加固对钢筋混凝土梁发生剥离破坏的影响。研究表明 :相对于对比梁 ,加固梁的初裂荷载有所提高、刚度和延性提高较多、而极限荷载提高明显 ;贴布后加固梁的裂缝形态得到改善 ,随着纤维布长度的变化 ,裂缝扩展及分布情况发生变化 ,从而导致破坏方式的改变 ;纤维布粘贴长度是界面应力增大的主要原因 ,粘贴碳纤维布发生粘贴剥离破坏时 ,将极大影响其加固整体效果 ,在设计和施工时必须充分考虑     

芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能

通过3根芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁和1根基准混凝土梁的抗弯性能试验,研究了芳纶纤维布层数对加固混凝土梁的抗弯承载力、刚度和破坏特征的影响.试验结果表明,粘贴芳纶纤维布可以有效地提高被加固梁的抗弯承载力.根据不同的破坏模式,给出了芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式,计算结果与实测结果符合良好.     

碳纤维布加固RC梁非线性分析

通过建立不同材料的本构方程 ,对碳纤维布加固钢筋混凝土 (RC)梁进行了抗弯加固有限元计算。分析了粘贴不同层数、不同长度纤维布时钢筋混凝土梁受拉底面等效应力及纤维布应力分布情况 ,并与试验结果进行了比较分析 ,结果表明有限元计算结果与试验结果有较好的一致性 ,碳纤维布可以有效的抑制梁受拉区混凝土应力的发展 ,提高混凝土梁的承载刚度     

玄武岩纤维布加固木梁抗弯性能的试验研究与有限元分析

玄武岩纤维布是一种性能优异的新型复合材料。通过对12根矩形截面木梁的静力试验,进行玄武岩纤维布(BFRP)加固木梁抗弯性能的试验研究,分析对比梁与加固梁的承载力、挠度等结构性能指标。试验结果表明:在木梁受拉区粘贴玄武岩纤维布是提高木梁抗弯性能的有效方法。并应用ANSYS软件对BFRP布加固木梁的抗弯性能试验的全过程进行了数值模拟,得到加固木梁在竖向荷载作用下的荷载-位移曲线,应力-应变云图等。通过数值计算结果与试验结果的对比,验证了应用ANSYS程序对FRP加固木梁进行数值模拟的可行性。     

Interfacial stress analysis of RC beams strengthened with hybrid CFS and GFS

The mechanical performances of the interface between the concrete and the fiber reinforced polymer (FRP) are investigated using nonlinear finite element method (FEM) in this paper. The paper focuses on simulating the entire debonding process of the FRP sheets. The interfacial stress levels between the carbon fiber sheet and the glass fiber sheet (CFS–GFS) as well as that between CFS and CFS are compared. A parametrical study was carried out to show how the mechanical performances have been influenced by the load, the elastic modulus, the thickness of adhesive layer and the width of FRP sheets. The simulation results show that the interfacial stresses at the ends of the beam increase with the load and the elastic modulus, but decrease with the thickness of the adhesive layer. The interfacial stresses almost do not vary with the width of FRP. The numerical results of the interfacial stresses have good agreement with analytical results. The numerical results show that it is an effective method for CFS–GFS hybrid fiber sheets to strengthen concrete structures. Hybrid fiber sheets can efficiently reduce interfacial shear stresses of FRP sheets and meanwhile prevent interfacial normal stresses from reaching a high stress level. The results of this numerical study are beneficial to understand the mechanical behaviour of the material interface and design the hybrid FRP reinforced concrete structures.     

杂交结构界面应力的理论与数值分析

杂交结构是指用高强复合材料(纤维增强塑料-FRP-板)加固或修复的混凝土结构。利用提出的杂交结构界面应力分析的理论模型,推导出轴对称杂交柱的界面剪应力的显函数表达式,研究了模量比及尺寸效应对界面剪应力的影响,并与有限元法的分析结果进行了数值比较。研究表明:本文的理论模型适合于广泛参数范围内的杂交结构界面力学性能分析,与有限元计算结果符合很好。这一研究有助于对杂交结构界面行为的深入理解。     

FRP补强加固RC梁粘结破坏机理研究

根据FRP(Fiberreinforcedplastic)补强加固RC梁的试验结果,总结了FRP补强加固钢筋混凝土受弯构件早期破坏形态的过程和特点。FRP加固钢筋混凝土抗弯构件粘结界面的剪应力的分布在纤维截断点处存在较高的应力集中,随着离截断点距离的增大剪应力分布逐渐趋于均匀,粘结锚固长度不足和过高的应力集中是造成FRP加固钢筋混凝土构件早期破坏的主要原因。采用“齿”状块体力学计算模型和混凝土裂缝理论分析了FRP加固钢筋混凝土受弯构件时需要的有效锚固长度,并通过简化修正得出了FRP加固钢筋混凝土受弯构件最小锚固长度的计算公式,提出了FRP的容许应变值和避免FRP早期破坏应采取的措施,可供FRP加固工程设计和施工参考。     

FRP增强RC梁剥离破坏时抗剪承载力的修正公式

FRP片材被大量应用于结构加固与补强工程,其常见的加固形式有抗弯加固和抗剪加固。由于受到FRP应力分布和界面粘贴性能等诸多因素的影响,抗剪加固设计要比抗弯加固复杂得多。针对现有的FRP抗剪加固承载力计算模型的特点和不足,本文提出了一种修正的计算公式,并与从现有文献中收集到的25个最终为剥离破坏的试验结果相对比,结果表明修正公式的计算值与试验值吻合得比其它计算公式要好。     

FRP片材加固混凝土梁剥离承载力计算及设计

粘贴FRP片材加固混凝土结构的界面剥离是该加固技术的关键问题。根据近年来对FRP片材加固混凝土的界面粘结性能、FRP片材加固混凝土梁的受弯和受剪剥离性能的试验和理论研究,介绍了FRP片材加固混凝土梁的抗弯和抗剪剥离承载力的计算和设计方法,及其有关保证剥离承载力的构造要求。     

RC beams shear-strengthened with FRP: Stress distributions in the FRP reinforcement

Reinforced concrete (RC) beams may be strengthened for shear with externally bonded fibre reinforced polymer (FRP) composites through complete wrapping, U-jacketing or bonding on their sides only. The two main shear failure modes of such strengthened beams are FRP rupture and debonding. In both modes of failure, the contribution of the bonded FRP reinforcement to the shear capacity of the beam depends strongly on the stress (or strain) distribution in the FRP at the ultimate limit state. This paper presents a numerical study of the FRP stress distribution at debonding failure in U-jacketed or side-bonded beams using a rigorous FRP-to-concrete bond–slip model and assuming several different crack width distributions. Numerical results indicate that Chen and Teng’s early simple assumption [Chen JF, Teng JG. Shear capacity of FRP-strengthened RC beams: FRP debonding. Constr Build Mater 2003;17:27–41] for the stress distribution in the FRP results in satisfactory predictions for the effective FRP stress in most cases for both U-jacketed and side-bonded beams. However, it may become unconservative for side-bonded beams that have only light flexural steel reinforcement.     

预应力混杂纤维加固RC梁界面应力参数化分析

通过建立纤维加固RC梁的有限元模型,进行界面性能非线性有限元分析,研究了不同荷载大小,不同胶层弹性模量及厚度、不同加固形式和不同预应力大小的作用下,RC梁界面混凝土应力的变化情况.结果表明:FRD末端界面处,混凝土的剪应力和正应力得到峰值,然后随着距末端的距离增加而呈非线性减小,并接近于零.     

TM-JCM法分析FRP-梁界面应力

基于经典梁理论并忽略外贴FRP的抗弯刚度,导出了FRP粘结加固梁的状态方程和传递矩阵.但是由于FRP与混凝土梁的横截面刚度相差太大,导致传统的传递矩阵法(Transfer Matrix Method,TMM)存在比较严重的数值稳定问题.为此,本文在传统的TMM基础上引入节点耦合矩阵法(Joint Coupled Met...     

CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝基部剥离界面剪应力分析

CFRP的剥离是抗弯加固钢筋混凝土梁经常会出现一种早期破坏模式,这种破坏主要是由于裂缝基部附近的界面剪应力与正应力所造成.通过8根碳纤维板材抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,主要研究裂缝基部纤维片材发生剥离时的界面剪应力.研究结果表明:在跨中等弯矩区,受拉区垂直裂缝的发生,导致裂缝基部的CFRP与混凝土间产生界面剪应力而剥离,其剪应力分布类似于钢筋与混凝土之间的锚固黏结应力分布,且最大剪应力位置逐步向远离裂缝转移的过程大致与CFRP剥离过程相一致,剪应力最大值与纤维层数、混凝土强度有关.