组合FRP技术改善混凝土矩形柱的抗剪性能试验研究

进行利用植筋及FRP(纤维增强复合材料)布加固钢筋混凝土矩形柱以提高抗剪性能增强延性的新型加固技术研究.通过5个钢筋混凝土方柱的模型试验,分别研究植GFRP(玻璃纤维)筋、横向包裹CFRP(碳纤维)布及两者组合的加固技术对提高混凝土矩形柱抗剪性能的作用,分析讨论不同加固方法对混凝土矩形柱位移延性系数提高、刚度退化及能量耗散能力的影响.试验结果表明,采用植GFRP筋和包裹CFRP布的组合加固技术较前两种加固方法能更加有效地改善钢筋混凝土矩形柱的抗剪性能.     

纤维增强复合材料加固钢筋混凝土单向板受弯性能研究

通过纤维增强复合材料（FRP）布加固钢筋混凝土单向板的受弯性能试验,研究了FRP布种类、层数、宽度、粘贴方式和锚固措施等因素对加固效果的影响。结果表明：在板底粘贴CFRP布和高强GFRP布均可明显提高钢筋混凝土单向板的受弯承载力和纵筋屈服后刚度。当采用横向粘贴1层U形CFRP布条作为端部锚固措施时,所有加固单向板试件的破坏模式均为跨中弯曲裂缝引起的剥离破坏。当FRP布宽度和层数相同时,采用CFRP布加固效果优于高强GFRP布加固。与对比试件相比,FRP布加固钢筋混凝土单向板试件的位移延性略有降低。高强GFRP布加固钢筋混凝土单向板的位移延性优于CFRP布加固钢筋混凝土单向板。FRP布的粘贴方式对FRP加固钢筋混凝土单向板的位移延性也有影响,单层FRP布加固单向板试件的延性较好。通过对试验结果的分析,提出了FRP布加固钢筋混凝土单向板构件受弯破坏模式的判别方法,验证了已有文献和GB 50608-2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中给出的跨中弯曲裂缝引起的FRP剥离应变计算公式对FRP布加固混凝土单向板的适用性,建立了FRP布加固钢筋混凝土单向板受弯承载力计算方法。     

冻融环境下FRP条带加固钢筋混凝土圆柱受力性能试验研究

通过碳纤维布(CFRP)和玻璃纤维布(GFRP)条带间隔粘贴加固钢筋混凝土圆柱在冻融循环作用下的轴心受压试验,分析冻融循环、纤维布类型对钢筋混凝土圆柱轴压性能的影响.结果表明,经过冻融循环作用之后,FRP条带加固钢筋混凝土圆柱的强度、刚度和延性均降低.在相同条件下,CFRP条带加固柱的强度与延性大于GFRP条带加固柱.引入混凝土强度、FRP强度退化模型,建立冻融循环环境下FRP条带加固钢筋混凝土圆柱的正截面受压承载力计算模型.     

纤维增强复合材料增强和修复加固大尺寸钢筋混凝土柱抗震性能研究

利用纤维增强复合材料(FRP)和纤维增强水泥基复合材料(ECC),对两种方形截面大尺寸钢筋混凝土柱进行抗震增强和修复加固,研究大尺寸条件下的加固效果。对于未损伤试件,采取的措施为GFRP布环向包裹;对于损伤试件,采取的措施为ECC修复、CFRP布纵向增强以及GFRP布环向约束。试验结果表明,增强加固试件的承载力、延性以及耗能能力会有不同程度的提高,但是增强效果随截面尺寸增大而降低。对于修复试件,其延性可以恢复至原来水平甚至略有提高,而承载力的恢复效果随着截面和损伤程度的增大而降低。     

盐溶液干湿交替作用下FRP加固梁长期挠度研究

通过5根试件研究盐溶液干湿交替作用下纤维增强聚合物（FRP）加固钢筋混凝土梁的长期变形性能,持载水平为未加固梁极限荷载的30%或60%,FRP种类考虑CFRP和GFRP,盐溶液干湿交替天数为360 d,分析不同持载水平、FRP种类对加固梁长期挠度、裂缝宽度等影响规律。试验结果表明：加固梁前期挠度增长较快,后期趋于稳定;其长期挠度随荷载水平的增加而增大;CFRP加固梁长期挠度小于GFRP加固梁;持载水平为60%极限荷载的CFRP加固梁裂缝宽度总体小于GFRP加固梁;基于试验结果,考虑盐溶液干湿交替作用对FRP材料性能的影响,给出了FRP加固混凝土梁长期挠度计算方法,其计算值与试验值吻合较好。     

不同FRP增强混凝土梁断裂性能试验研究

为了探讨不同种类纤维增强复合材料（FRP）增强带裂缝混凝土的断裂性能,开展了芳纶纤维增强复合材料（AFRP）、碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）增强带裂缝混凝土梁的三点弯曲试验,分析了其断裂性能参数.结果表明：相对于普通混凝土梁试件,FRP对带裂缝混凝土梁的阻裂加固效果更明显;CFRP增强混凝土梁的起裂荷载和失稳荷载均大于AFRP与GFRP增强混凝土梁,CFRP的阻裂增强效果最佳;AFRP增强混凝土梁和CFRP增强混凝土梁的破坏形式均为试件底部混凝土 FRP界面的剥离破坏,GFRP增强混凝土梁的破坏形式为试件底部GFRP的拉断破坏;通过对不同FRP增强混凝土梁阻裂加固机理的分析,计算得出CFRP增强混凝土梁的起裂韧度和失稳韧度最大,且CFRP价格适中,因此使用CFRP对带裂缝混凝土梁进行增强加固的性价比最优.     

碳纤维复材布加固拉挤型玻璃纤维复材方管混凝土短柱试验研究

为研究碳纤维复材(CFRP)布加固对拉挤型玻璃纤维复材GFRP管混凝土短柱力学性能的影响,开展以CFRP布加固层数和混凝土强度等级为设计参数的试验,得到了试件的破坏模式、极限承载力、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。通过对CFRP加固层数、混凝土强度等级对拉挤型GFRP管混凝土短柱的极限承载力、延性以及刚度影响的分析,结果表明:CFRP布加固后拉挤型GFRP管混凝土短柱的承载力明显提升,当CFRP加固层数为3时的试件极限承载力平均提升116.93%,试件破坏模式也随着CFRP布的加固层数由脆性破坏向塑性破坏转变,试件破坏现象随CFRP布加固层数的增加由侧壁开裂破坏逐渐转向端部破坏,延性得到了一定的提高。保持拉挤型GFRP管壁厚t为5 mm,当拉挤型GFRP管的高宽比H/B为2.25,且宽厚比B/t为20时,管内混凝土强度等级为C30的试件整体变形能力最好,其极限承载力明显高于混凝土强度等级为C20和C40的试件的极限承载力。     

碳纤维布与玄武岩纤维布加固混凝土圆形短柱轴压试验对比研究

通过碳纤维布及玄武岩纤维布加固混凝土圆形短柱轴压性能对比试验,研究纤维布层数对加固后混凝土圆柱轴压性能的影响。结果表明:在纤维布环向包裹约束作用下,混凝土圆柱抗压强度和变形能力明显提升,但刚度提高不明显;混凝土圆柱加固效果随纤维布层数增加而提高,相同加固层数,CFRP加固效果明显优于BFRP,且一层CFRP加固效果与三层BFRP相似;实际工程中可通过提高纤维布抗拉强度、厚度和层数增加纤维布约束能力,进而提高约束混凝土抗压强度。     

纤维复合材料布加固混凝土梁受剪性能的试验研究

本文介绍了8根GFRP布、1根CFRP布加固混凝土梁以及1根未加固对比梁的受剪试验,研究了FRP布受剪加固形式、加固量、剪跨比、FRP材料类型等对受剪性能的影响,着重研究了U型FRP布受剪加固的剥离破坏性能和承载力。根据FRP布应变的试验实测结果,分析了剥离破坏时FRP布的有效发挥程度及其对受剪承载力的贡献,提出了U形FRP布受剪加固混凝土梁剥离承载力的计算公式。     

FRP加固木梁的受弯性能试验研究

为考察纤维增强复合材料(fiber reinforced plastics/polymer,FRP)对木梁的加固效果,对比分析了3根普通木梁和33根FRP(包括CFRP和GFRP)加固木梁的极限荷载与抗弯刚度等结构性能,并探讨了构件的破坏形态与破坏机理.结果表明:采用FRP对受弯木梁进行加固是有效的,加固的效果与加固的层数、加固层的类型以及加固方式有关.在木梁受拉区设置加固层可有效提高木粱的抗弯承载力,CFRP加固层的加固效果优于GFRP的;木梁受压区设置加固层可有效提高木梁的抗弯承载力,在纯弯区横向设置FRP加固层可增强木梁受压区的性能,有效提高木梁的抗弯承载力,提高的幅度与加固层层数有关;加固层设置于木梁受压区侧部的效果优于设置于木粱受压区顶部.     

不同包裹角度下GFRP复合桩水平承载特性研究

玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer)是由玻璃纤维和基体材料按照一定比例混合而成的高性能材料,具有轻质高强、耐腐蚀和抗疲劳的优点。GFRP复合桩是利用GFRP筋代替钢筋,并且在桩身包裹GFRP布的一种新型桩基形式。为了研究在桩身表面粘贴不同角度的GFRP单向布对GFRP复合桩水平承载性能的影响。通过室内模型试验,研究了在桩身表面分别按照30°、45°和60°包裹GFRP单向布,对单桩的水平承载力和抗弯刚度的影响。利用ABAQUS有限元软件建立模型,对不同包裹角度GFRP复合桩的水平承载力进行数值模拟。试验结果表明:随着包裹角度的增加,单桩的水平承载力和抗弯刚度随之增加,桩身的弯矩则减小少。在桩顶承受2 000 N的水平荷载作用时,GFRP布按60°包裹的GFRP复合桩的水平位移比按30°包裹减小了21.8%,桩身截面的最大弯矩减小了16.7%。增大GFRP单向布在桩身的包裹角度,可以提高GFRP复合桩的水平承载力。     

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗冲击性能试验研究

对采用碳纤维增强复合材料(CFRP)加固的不同损伤程度的钢筋混凝土梁进行落锤冲击试验,以冲击高度、加固层数为试验参数分析CFRP加固损伤试件的裂缝发展、破坏形态及抗冲击性能,并研究试件在冲击荷载下的动力性能。结果表明：试件损伤程度越高,其斜向裂缝发展越密集,试件的破坏程度越严重;落锤冲击高度越高,裂缝发展越趋近于跨中局部化;当采用多层CFRP布加固损伤试件时,试件在落锤冲击作用下保持较好的完整性,仅外部混凝土粉碎掉落;随着CFRP布粘贴层数的增加,试件整体产生弯剪破坏,损伤试件加固修复后的抗冲击能力及刚度相较于完好试件得到显著提升,提升幅度为70%～72%,但增加CFRP布粘贴层数对试件的加固修复效果提升作用有限,且加固效果与抗冲击能力并非呈线性关系;基于有效应变计算的结果可知,采用CFRP布加固修复不仅仅具有加固补强的作用,同时能够在一定的程度上改善试件的整体抗冲击性能。     

新型大断裂应变FRP约束混凝土圆柱的轴压性能

对新型大断裂应变FRP约束混凝土圆柱的轴压性能进行变参数的应力-应变全曲线研究,研究参数有FRP种类、包裹层数、非约束混凝土强度等。新型大断裂应变FRP约束混凝土的轴压性能与CFRP约束混凝土、GFRP约束混凝土、AFRP约束混凝土的轴压性能相比较,比较发现新型大断裂应变FRP约束混凝土轴压性能优于一般FRP约束混凝土。     

FRP加固钢梁的分析

纤维增强复合材料（以下简称FRP）是当今加固工程研究热点之一,混合纤维材料（以下简称HFRP）和碳纤维材料（以下简称CFRP）加固修复混凝土结构已广泛应用于实际工程,相应理论与试验也较完善。国内外用CFRP和GFRP加固钢结构的试验研究较少。本文以GFRP和CFRP加固无损钢梁试验为基础,研究粘结不同种FRP情况下钢梁的荷载一位移曲线和承载力,以此确定粘贴GFRP和CFRP是否能有效地改善钢梁的受力性能。最后对工程加固钢梁提出参考。     

玄武岩纤维布和碳纤维布加固高强混凝土柱轴压性能试验研究

为了研究等侧向约束强度状态下玄武岩纤维布(BFRP)和碳纤维布(CFRP)加固高强混凝土柱的轴压性能,试验共制作了6根钢筋混凝土柱,并考虑了FRP布种类、混凝土强度两种影响因素。结果表明:与未加固柱相比,BFRP布和CFRP布加固柱的受压承载力均有显著改善,且后者对承载力的提高能力较前者更强。对于柱的延性性能,两种布对普通混凝土柱皆提升明显,且BFRP布对其约束效果更优;但高强混凝土柱加固后仍表现出较强的脆性,提高程度不够显著。最后,选取了4种经典FRP约束混凝土强度模型进行对比计算,计算结果与试验数据吻合良好。     

FRP片材加固混凝土连续梁试验研究

对用不同类型纤维布加固的11根钢筋混凝土连续梁在不同加载历史条件下进行了破坏试验。试验结果表明,粘贴CFRP布和GFRP布加固后梁的正截面承载力有不同程度的提高,裂缝宽度减小,抗弯刚度有所增强。粘贴纤维布加固的钢筋混凝土梁承载力和加固时的初始应力水平有关,初始应力越高,加固梁的极限承载力就越低。粘贴纤维布后,混凝土梁的延性有一定的降低,相对于碳纤维布加固的钢筋混凝土梁,粘贴玻璃纤维布混凝土梁的延性较好,连续梁支座塑性转动能力较好。     

FRP布加固钢筋混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究大断裂应变纤维布(LRS-FRP布)、芳纶纤维布(AFRP布)和碳纤维布(CFRP布)加固钢筋混凝土短柱的轴压性能,共设计了9根钢筋混凝土短柱试件,研究了FRP布种类以及粘贴方式、层数、角度对轴压性能的影响,对比分析了加固后试件的破坏特征、极限承载力和延性,并利用ABAQUS软件进行了有限元分析.结果表明:CF...     

玻璃纤维布包裹加固砖柱轴压试验研究与极限承载力分析

为了研究纤维增强材料包裹加固砖柱的轴压性能,进行了42个(14组)玻璃纤维(GFRP)布全长包裹加固砖砌体柱和12个(4组)未加固砖柱的轴压试验,探讨了GFRP布黏贴层数、试件长宽比、未加固试件轴压强度以及倒角半径等因素对加固效果的影响。试验结果表明,由于GFRP布的约束作用,延缓了砖柱初始裂缝的出现,采用GFRP布包裹加固砖柱能明显提高轴压极限强度与峰值应变,加固后试件的极限强度与黏贴层数呈线性关系。在考虑截面有效约束区和非有效约束区的基础上,提出了玻璃纤维布包裹加固砖柱的轴压极限强度与峰值应变的计算公式,计算结果和试验结果吻合较好。     

纤维增强FRP筋混凝土组合梁结构的抗弯性能研究

FRP(纤维增强复合材料)由于其强度高、刚度大、延展性好等优点在工程界广受青睐。论文研究了不同FRP筋钢筋混凝土梁在不同荷载作用下梁的变形以及裂缝宽度。结果表明,与GFRP(玻璃纤维增强复合材料)筋混凝土梁相比,CFRP(碳纤维增强复合材料)筋混凝土梁的抗弯强度增大了,延展性一定程度上提高了,裂缝宽度小于GFRP筋混凝土梁。     

FRP片材加固的钢筋混凝土梁短期刚度试验与理论研究

通过4根未加固钢筋混凝土梁和10根玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)布和碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固钢筋混凝土梁的静载受弯试验,研究了纤维增强复合材料(FRP)片材加固梁的挠度和刚度变化,以及FRP粘贴层数、FRP强度和混凝土强度、剪跨对加固梁挠度和刚度的影响。研究结果表明:FRP片材能有效抑制梁裂缝的扩展,提高梁的抗弯刚度,减小梁跨中挠度。基于刚度解析法,将FRP片材换算为受拉钢筋,建立了FRP片材加固梁的短期抗弯刚度计算公式,当FRP加固量为零时,该公式可退化为GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中未加固梁的抗弯刚度计算式,所建立的FRP片材加固梁抗弯刚度计算式的适用范围有所加大。通过试验数据,对所建立的抗弯刚度计算公式的精度进行了验证,结果表明,理论公式计算值与试验值吻合良好,可为FRP片材加固的钢筋混凝土梁理论分析和设计提供参考。