基于弹塑性应力场理论的钢筋混凝土梁受剪承载力

为了研究基于弹塑性应力场理论(EPSF)的钢筋混凝土梁的抗剪性能,采用基于EPSF理论的有限元程序ICONC对混凝土构件进行建模计算,探讨了有限元网格大小、形状和迭代步数对模拟结果的影响;选取12根试验梁,对比基于EPSF理论的模拟结果、试验结果和ABAQUS模拟结果,验证了基于EPSF理论计算结果的准确性.利用中美规范公式和EPSF理论对70根剪切破坏梁的受剪承载力进行了计算,并与试验值进行了对比.结果表明:有限元网格大小、形状和迭代步数对模拟结果影响甚小;程序ICONC可以较准确地模拟钢筋混凝土梁破坏现象、钢筋的屈服和混凝土的裂缝分布;与ABAQUS模拟相比,EPSF理论可以更精确、更方便、更快速地预测钢筋混凝土梁的受剪承载力;混凝土强度、剪跨比、配箍率变化对ICONC程序模拟结果影响较小,本文方法具有一定的准确性和稳定性.     

碳纤维布加固高强混凝土梁的有限元分析

目的研究有限元分析法在碳纤维布加固高强混凝土梁中的应用,通过与试验结果比较来验证有限元分析的可行性．方法采用ANSYS有限元分析软件,对碳纤维布加固高强混凝土梁的受力性能进行数值模拟,探讨了单元的选取、本构关系的设定、网格的划分以及模型的建立等,通过后处理得到荷载一位移曲线、荷载一应变曲线以及裂缝的开展情况．结果通过与试验结果的对比得知,二者的荷载一位移曲线、荷载一应变曲线趋势一致,极限荷载的误差也在允许范围内,裂缝开展情况与真实情况相符．结论建立的有限元模型可以较好地模拟碳纤维布加固高强混凝土梁的受力性能,有限元分析可以作为一个有效的手段来分析高强混凝土粱的抗弯加固性能．     

CFRP加固钢筋混凝土T形梁抗剪性能试验研究

制作了5根钢筋混凝土T形梁,经过预裂模拟梁在受荷后的实际状况,采用粘贴碳纤维布(CFRP)方法对其进行加固,研究了U形箍宽度对加固效果的影响.分析了试验梁的斜裂缝宽度、位移、碳纤维布的应变和抗剪极限承载力.结果表明:CFRP有效约束了加固梁的裂缝开展,提高了梁的抗剪承载力;受粘贴效果和U形箍锚固效果的影响,抗剪承载力的提高并不与宽度的增加成比例.     

基于Ansys碳纤维加固混凝土梁的裂缝模拟分析

利用Ansys有限元软件建立了在单调荷载作用下钢筋混凝土梁的模型,在对未加固梁和碳纤维布加固梁的开裂荷载、极限荷载与相应实验结果对比的基础上,分析了加固梁在不同荷载下纤维布和混凝土的应力变化,模拟了两种梁的裂缝分布和开展规律。结果表明,Ansys模拟加固混凝土梁的开裂荷载和极限荷载与实验值的最大误差为10.2%,碳纤维布的工作过程与实际相吻合,裂缝的分布及开展也符合试验现象。     

型钢高强高性能混凝土梁的抗剪性能分析

为了研究型钢高强高性能混凝土梁的抗剪力学性能,对9榀不同混凝土强度等级、剪跨比和加载方式的实腹式型钢高强高性能混凝土简支梁进行了静力加载试验,分析了型钢高强高性能混凝土梁的受力过程、剪切破坏类型及抗剪承载力的影响因素.基于型钢高强高性能混凝土梁的试验研究结果,对简支梁的加载和受力过程进行了有限元模拟.有限元分析结果与试验实测相关数据的对比分析表明,采用通用有限元分析程序ANSYS对型钢混凝土构件的受力过程进行数值模拟是可行的.在此基础上,进一步分析了简支梁的抗剪机理和力学性能,同时探讨了粘结滑移对构件力学性能的影响以及型钢、钢筋和混凝土应力应变的发展分布规律.研究成果为改进型钢高强高性能混凝土梁设计计算理论和有限元分析提供了试验依据.     

预应力CFRP布加固负载混凝土梁受剪性能试验

为研究负载状态下利用预应力碳纤维布加固混凝土梁斜截面受剪性能,根据配箍率的不同制作3组共计12根钢筋混凝土梁,每组选择1根混凝土梁进行单点加载受剪试验,获取极限受剪承载力及裂缝分布等试验数据.对另9根梁预加载至极限受剪承载力的0.4倍,在持荷状态下对试验梁弯剪区段利用预应力碳纤维布加固.完成这9根梁负载加固后的斜截面二...     

CFRP加固钢筋混凝土柱抗剪承载力灰色关联分析

基于本课题组多年的研究实践,并通过参考国内外的相关研究成果,对碳纤维布加固钢筋混凝土柱抗剪承载力的试验研究成果进行了总结,分析了各种因素对加固后钢筋混凝土柱抗剪承载力的影响.根据18根碳纤维布加固钢筋混凝土柱的抗剪试验资料,应用灰色系统理论,对抗剪承载力及其影响因素进行了关联度分析.分析结果表明,对抗剪承载力影响最大的因子是混凝土抗拉强度,其次是CFRP的抗拉强度、剪跨比、轴压比,影响最小的因子是CFRP配纤率.     

CFRP与钢板复合加固混凝土梁斜截面试验研究

通过14根被加固钢筋混凝土梁的斜截面承载力试验,研究了碳纤维布和钢板以及两者复合加固后混凝土梁的破坏特征、受力性能和破坏机理,并对不同加固方法、剪跨比、加固片材的名义"配箍率"及粘贴锚固方式下的斜截面加固效果进行了分析。试验结果表明,碳纤维布与钢板复合加固可以大大提高混凝土梁的抗剪承载力,并使得梁的整体刚度和变形能力也得到提高;相对于碳纤维布加固,复合加固增大了梁破坏时碳纤维布的利用率;梁的剪跨比越大,其复合加固后承载力提高越明显,延性越好;对于粘贴锚固方式,U型锚固比两侧面粘贴加固效果好,45°粘贴比90°粘贴加固效果好;提高碳纤维布以及钢板的名义"配箍率"可以提高被加固梁的抗剪承载力。研究成果可为实际工程应用提供参考。     

碳纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪疲劳试验

对钢筋混凝土受剪梁疲劳损伤后进行了粘贴U型碳纤维布加固钢筋混凝土损伤梁的疲劳试验。试验结果表明：钢筋混凝土梁粘贴U型碳纤维布后箍筋应变减小了20％～40％，斜裂缝宽度减小了34％～39％，且碳纤维布用量越大效果越明显。因此，粘贴碳纤维布可以较大提高损伤混凝土梁的抗剪疲劳性能，延长损伤混凝土结构的使用寿命。     

CFRP加固钢筋混凝土柱抗剪承载力灰色关联分析

基于本课题组多年的研究实践，并通过参考国内外的相关研究成果，对碳纤维布加固钢筋混凝土柱抗剪承载力的试验研究成果进行了总结，分析了各种因素对加固后钢筋混凝土柱抗剪承载力的影响，根据18根碳纤维布加固钢筋混凝土柱的抗剪试验资料，应用灰色系统理论，对抗剪承载力及其影响因素进行了关联度分析，分析结果表明，对抗剪承载力影响最大的因子是混凝土抗拉强度，其次是CFRP的抗拉强度、剪跨比、轴压比，影响最小的因子是CFRP配纤率。     

碳纤维加固混凝土梁的数值模拟计算

为了建立碳纤维加固的钢筋混凝土梁的有限元非线性模型,采用ANSYS对碳纤维加固的钢筋混凝土梁进行数值建模计算.介绍了非线性有限元模拟碳纤维加固混凝土梁的方法,解决了采用有限元求解碳纤维加固混凝土梁非线性数值不容易收敛的问题,并且数值计算结果与试验结果吻合.结果表明所建立的有限元模型是合理的,该模型能准确地模拟出实际工程中碳纤维布加固混凝土梁的受力状态,并可对该种结构进行准确预测,为以后的数值研究工作奠定了基础,方便了日后的设计工作.     

外贴纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪试验研究

针对汶川地震灾区大量由于剪切损伤亟待修复的结构,研究了外贴玻璃纤维布(GFRP)或碳纤维布(CFRP)加固矩形截面梁的剪切破坏问题.通过对5根钢筋混凝土梁的加固试验,研究外贴纤维布对加固梁的破坏形态、刚度变化,裂缝开展情况及极限承载力的影响,并对不同的加同方法、配箍率和截面高度对抗剪加固效果的影响进行了分析.试验结果表明,外贴纤维布加固可明显提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力和变形能力,并使梁的整体刚度得到提高;相对于CFRP加固,GFRP可显著提高加固梁的延性,增加纤维布的利用率.试验梁的截面高度越小,CFRP加固后其变形能力明显提高,但极限承载力却有所降低;同时,配箍率越大,加固梁的开裂倚载和极限荷载提高越明显,但加固梁的延性越差.最后,根据混凝土构件中各材料的应力-应变关系和变形协调原理,建立了实用的理论计算公式,理论计算结果与试验结果符合较好.     

碳纤维加固钢筋混凝土受弯构件正截面疲劳理论与低温疲劳性能试验

为了探索低温条件下碳纤维加固钢筋混凝土构件的疲劳性能,寻找疲劳破坏规律,展开了受弯构件正截面疲劳理论的推导研究。利用两根试验梁在－３０～－２０℃下进行疲劳加载试验,得出加固梁挠度、刚度、裂缝及疲劳强度的变化规律,对比研究了其在低温与室温下的疲劳性能。试验结果表明：低温疲劳荷载下,碳纤维布通过限制裂缝发展提高了混凝土梁的抗疲劳变形能力;加固梁的挠度明显小于室温疲劳荷载下的挠度,裂缝分布规律较好,裂缝宽度较小;碳纤维加固梁正截面疲劳承载力符合要求,具有一定的安全储备;现有的碳纤维加固梁跨中疲劳变形计算公式并不适用于低温情况。     

活性粉末混凝土梁抗剪性能试验研究

为研究HRB500级钢筋活性粉末混凝土(RPC)梁的抗剪工作性能,制作14根试验梁进行四点加载试验,分别考虑剪跨比、钢纤维体积率、配箍率、配筋率以及纵筋强度等方面的影响.通过观察构件斜裂缝开展情况、破坏形态,并分析混凝土应变和剪力-位移曲线等试验数据,得出这些因素对试验梁开裂荷载、抗剪承载力与剪切延性的影响规律,通过现有规范以及塑性剪切理论对RPC梁的抗剪承载力模型及公式进行探讨.结果表明:在一定范围内,构件抗剪承载力随钢纤维体积率、配箍率、配筋率以及纵筋强度的提高而增大,随剪跨比的增加而降低,影响程度各不相同.剪跨比对斜裂缝的倾角与构件的破坏形态影响较大,钢纤维体积率为2%~3%时的抗剪工作性能最优,在一定范围内提高配箍率能够有效改善剪切延性.在现有规范中,CECS 38-2004公式的计算结果与实测值最为接近,且变异系数最小,基于塑性剪切理论所计算的结果更加精确,该理论模型可以用于RPC梁的抗剪承载力公式的推导.     

纤维加固钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究

为了对钢筋混凝土梁进行抗剪加固试验研究,采用碳纤维和玻璃纤维两种材料分别对钢筋混凝土梁剪压区进行加固,并进行了对比试验,试验梁两端简支,在梁跨方向三分点处进行两点加载试验,量测试验梁的应变和变形,观测了裂缝形态和发展趋势。结果表明,采用纤维对钢筋混凝土梁进行剪切加固后,其抗剪强度明显提高,但对梁的刚度和变形影响较小。     

高强轻集料钢筋混凝土梁抗剪性能试验

为研究高强轻集料钢筋混凝土梁的抗剪性能,通过对10根高强轻集料混凝土梁和1根普通高强混凝土梁在集中荷载作用下的抗剪试验,研究了混凝土强度、配箍率、剪跨比等因素对构件抗剪强度的影响,分析了几种不同抗剪承载力公式的适用性.试验结果表明,高强轻集料钢筋混凝土梁斜截面破坏型态和普通混凝土梁相似;随着混凝土强度的提高,极限抗剪承载力提高的幅度较小;配箍率的提高,能提高极限抗剪承载力,但对斜裂缝的开裂和临界斜裂缝承载力影响很小.原规程JG J12-99中所规定的抗剪承载力公式不仅适用于普通轻集料混凝土,对于估算高强轻集料有腹筋梁的抗剪承载力也是适用的.     

无粘结预应力U形CFRP加固混凝土梁抗剪试验

针对外贴纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁极易发生纤维剥离破坏、纤维利用率低且被动受力等问题,开发了一套U形纤维带预应力系统,包括侧面端部自锁锚固装置、角钢和底部连接及张拉装置.为验证该系统的可行性及探讨碳纤维带预应力大小对抗剪加固效果的影响,完成了5个较大截面矩形梁段试件的单点加载抗剪试验,其中1个未加固,4个采用无粘结预应力U形碳纤维带进行抗剪加固.试验结果表明:该系统能给U形纤维带提供可靠预应力,并把常见的纤维剥离破坏转变为拉断破坏,大大提高纤维利用率;施加预应力的纤维带对梁裂缝的产生与发展及开裂后梁刚度的退化均有明显的抑制作用;预应力大小对主斜裂缝倾角及直接参与抗剪的纤维带数量影响较大,但对这些纤维带的有效应变影响不大;并非预应力越大,抗剪加固效果越好,本试验中,仅将纤维带预应变张拉至0.001就能最大幅度提高梁的抗剪承载力.基于试验结果分析,从考虑竖向平均预应力对主斜裂缝倾角的影响入手,提出了无粘结预应力U形碳纤维带加固混凝土梁抗剪承载力公式,其计算值与试验值符合良好.     

内嵌碳纤维板条抗剪加固混凝土梁性能研究

通过9根表层嵌入碳纤维增强塑料板条抗剪加固的钢筋混凝土梁和4根对比梁的静载试验,分析了构件的破坏形态、斜截面纤维应变分布特征及加固后极限承载力的影响因素。研究结果表明：嵌入式加固与外贴加固相比,可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力,并改变构件的变形性能。最后,在国内外研究资料的基础上,提出了加固后混凝土梁的受剪承载力计算公式,并对计算值与试验值进行了比较,结果吻合较好。     

CFRP加固钢筋混凝土梁受弯承载力分析

碳纤维布加固混凝土结构技术是近年来建筑加固领域的一项新型加固技术。分别对未加固和用碳纤维加固的钢筋混凝土梁建立了有限元模型,应用ANSYS软件进行了非线性有限元分析,研究了其挠度变化和极限承载能力等,并与试验结果进行了比较,有限元分析结果与试验数据吻合较好。研究表明,碳纤维加固钢筋混凝土梁可以显著提高其抗弯承载力。验证了本文的有限元分析方法的正确性,可以为实际工程碳纤维布加固混凝土梁的模拟提供参考。     

预应力碳纤维布加固梁最佳预应力水平的确定

无论是抗裂、减小正常使用状态下的裂缝宽度和挠度、延缓钢筋屈服还是提高构件极限承载力,预应力碳纤维加固梁的性能均优于非预应力碳纤维加固梁,而预应力水平的取值直接影响加固构件的力学性能.在国内外已有的预应力碳纤维布加固一次、二次受力梁试验研究的基础上,对最佳预应力水平的取值进行理论分析,建议碳纤维布最佳的预应力水平在60%εcfu左右.