预应力CFRP板加固混凝土梁正截面受弯承载力的计算方法研究

国内外试验表明,预应力碳纤维板(CFRP板)加固钢筋混凝土梁可以有效地改善梁的受力性能,提高CFRP板的利用效率,但目前我国现行规程以及ACI440.4R-02规程中都没有预应力CFRP板加固混凝土梁的设计条款.对预应力CFRP板加固混凝土梁的正截面受弯承载力的计算方法进行了研究,基于受弯截面的极限状态分析,分别提出了两种破坏模式下正截面受弯承载力的计算公式;为了验证公式,进行了四根预应力CFRP板加固混凝土梁的单调静力试验,并对国外完成的14根预应力CFRP板加固混凝土梁的试验结果进行了对比,结果显示,吻合良好.     

预应力CFRP板加固混凝土梁设计理论研究

基于预应力高强度CFRP板加固混凝土梁的受弯试验与理论分析,对其设计理论进行了较系统的研究。提出了CFRP板预应力损失和预应力CFRP板加固混凝土梁抗裂度的计算方法。通过截面极限状态分析,分别提出了界限破坏、受压破坏和受拉破坏模式下受弯承载力的理论计算公式。建议CFRP板的张拉控制应力取为其极限抗拉强度的0.5~0.6倍。此外,在考虑预应力CFRP板等代的基础上,提出了预应力CFRP板加固混凝土梁裂缝宽度和挠度的计算方法。     

预应力混凝土结构抗火研究进展

总结了近年来预应力混凝土结构抗火研究进展,包括预应力筋高温力学性能、预应力混凝土梁板抗火试验、足尺预应力混凝土梁板抗火性能、活性粉末混凝土高温力学性能、高温下混凝土的爆裂规律、CFRP布加固混凝土梁板抗火性能、预应力混凝土梁板以及用耐高温无机胶粘贴CFRP布加固的混凝土梁板抗火设计方法等,分析了预应力混凝土结构和CFRP布加固混凝土结构抗火研究中尚存在的一些问题。分析表明：大尺度预应力混凝土梁的抗火性能优于小尺度梁,用耐高温无机胶替代环氧类有机胶粘贴CFRP布加固混凝土梁板并以此提高结构的抗火性能是可行的,大尺度预应力构件及预应力整体结构的抗火性能及其抗火设计方法等是今后一段时间预应力混凝土结构抗火研究领域值得关注的课题。     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁施工工艺及试验研究

在研究已有的预应力CFRP片材加固施工工艺的基础上,利用自主研发的一套预应力CFRP板张拉设备,对6根预应力CFRP板加固混凝土梁进行抗弯试验,介绍预应力CFRP板加固混凝土梁的施工方法和端锚预应力加固技术的关键工艺,可为实际工程应用提供参考。     

体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯性能试验研究

通过体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁静力试验,研究体外预应力CFRP筋加固梁的受弯性能,包括受力过程、破坏形态、延性及CFRP筋应力增量等,分析张拉控制应力、非预应力配筋率和混凝土强度等级对加固梁受弯性能的影响。结果表明:与未加固梁相比,采用体外预应力CFRP筋加固,能显著提高混凝土梁的受弯承载力、整体刚度和极限变形能力,限制裂缝发展;张拉控制应力和非预应力筋配筋率对加固梁受弯承载力影响较为明显,而混凝土强度等级影响较小。基于试验结果,运用现有体外预应力混凝土结构理论,建立了体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯承载力计算公式,可供实际工程设计参考。     

内嵌CFRP板条加固预应力混凝土梁非线性分析

为研究内嵌CFRP板条加固预应力钢筋混凝土T形梁的工作性能,考虑材料非线性,编制计算程序,对加固梁与未加固梁在单调荷载作用下的整个受力过程进行分析,并将分析结果与试验结果对比。讨论了混凝土强度等级、混凝土翼缘板宽度、厚度及CFRP板条加固量等因素对加固梁力学性能的影响。结果表明,该分析方法的理论值与试验值吻合良好,加固梁的承载能力和刚度均随着混凝土强度等级、混凝土翼缘板宽度和厚度以及CFRP板条加固量的增加而增加;混凝土强度等级、混凝土翼缘板宽度及CFRP板条加固量是影响加固梁承载能力和刚度的主要因素。     

CFRP片材预应力加固钢筋混凝土梁的发展及现状

碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)是由碳纤维材料与基体材料按一定比例混合并经过一定的工艺复合形成的高性能新型材料,因其具有高强、轻质、耐腐蚀以及施工方便快捷等优点,被广泛用于结构加强及加固领域,国内外利用CFRP片材加固混凝土梁经历了一个漫长的过程。该文通过对CFRP片材预应力加固混凝土梁发展历程的总结,阐述各种CFRP片材预应力加固混凝土梁方法及其优缺点,为需要利用CFRP片材预应力加固混凝土梁的设计者提供参考。     

预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的延性设计方法

在4根预应力CFRP板加固混凝土梁试验研究的基础上,通过平截面假定以及材料应力应变本构关系进行推导,提出根据确定的目标延性系数反算CFRP板加固面积或初始张拉控制应力的计算方法.计算结果与试验结果比较,计算方法具有良好的适用性,可为实际工程中进行预应力CFRP板加固混凝土梁设计提供参考.     

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。     

CFRP和混凝土叠合层加固预应力空心楼板的参数分析研究

基于课题组前期对CFRP与混凝土叠合层加固预应力混凝土空心板的受力性能试验及计算方法的研究,针对影响加固预应力混凝土空心板受力性能的不同因素进行了一系列参数化分析。其中,叠合层厚度、混凝土强度、CFRP加固量及覆盖率等对加固构件的承载力以及延性均有不同程度的影响,也同时影响了CFRP的剥离或拉断破坏模式。在实际加固工程中,应结合极限承载力的需要和使用要求,合理设计叠合层混凝土的强度和厚度;采用CFRP加固时,应尽量增大底板上CFRP的覆盖率,以充分利用CFRP的抗拉性能,节省CFRP的用量。     

碳纤维加固部分预应力损伤混凝土梁静力试验研究

对碳纤维加固预应力混凝土纯弯梁进行了试验研究和理论分析.预制了7根部分预应力矩形截面混凝土试验梁,将其中的一根梁作为对比梁,将4根梁在加固前预加荷载形成初始裂纹(损伤),其它两根梁直接进行加固.研究了初始损伤对部分预应力梁加固效率的影响;考虑了粘贴碳纤维层数对预应力加固后静承载力的影响.实验表明:高强纤维布可以有效加强微损伤预应力梁,与完好梁相比可以忽略初损伤的影响,两层纤维布加固后静强度提高可达50%.     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁试验研究

近年来,预应力碳纤维布加固混凝土梁技术以其碳纤维布强度利用程度高、能改变被加固梁正常使用阶段性能的显著优点成为粘贴类加固研究的一个热点。通过3根预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究,对比分析了预应力碳纤维布、非预应力碳纤维布加固梁和未加固混凝土梁的性能区别,试验结果进一步验证了预应力碳纤维布加固技术的显著优点。试验研究可为后续同类研究提供参考。     

预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁的二次受力性能研究

预应力CFRP加固技术是近年来得到重视的新型加固方法,但目前国内外关于预应力碳纤维CFRP加固混凝土受弯构件的二次受力性能方面的研究较少.通过2根长7.2m的大型钢筋混凝土梁试件预应力CFRP二次受力加固的试验研究,考察预先加载至钢筋屈服后再采用预应力CFRP加固的钢筋混凝土梁的力学性能,比较非预应力CFRP加固构件的...     

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。     

CFRP片材加固混凝土梁收缩徐变效应研究

按换算截面法推导了FRP片材加固混凝土梁的短期与长期挠曲变形计算公式,在此基础上编制了相应的分析计算程序,该分析方法能较准确预测开裂混凝土梁的长期挠曲变形。制作了10根钢筋混凝土梁,其中6根为普通钢筋混凝土梁,另外4根为CFRP片材加固梁,并对试件的短期与长期受力性能进行了试验观测,持续荷载作用下对试件进行了近700d的收缩徐变试验。运用本文计算方法预测了试件的长期挠曲变形,理论计算值与本文试验结果吻合较好。研究表明:碳纤维片材对混凝土梁的长期挠曲变形影响很小,但碳纤维片材能有效地控制持续荷载作用下裂缝的进一步开展。研究结果可为CFRP加固混凝土结构工程设计与理论分析提供参考。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁力学性能试验

基于预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁能够提高其承载能力的理论,进行了6根外贴预应力碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁的力学性能试验。研究了在不同预应力和不同端部锚固方式下加固后的钢筋混凝土梁的预应力损失、开裂荷载、跨中挠度、极限荷载及抗弯抗剪性能。结果表明:碳纤维布预应力在一定范围内能够决定钢筋混凝土梁的加固效果,同时在梁端部采取锚固方式能有效阻止预应力碳纤维布在放张过程中的预应力损失;预应力碳纤维布加固后梁的开裂荷载随着预应力的增大而增大,最大增大幅度达到81.8%;极限荷载在一定范围内随预应力的增大先增大后减小,极限荷载最大增大幅度为41.07%。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁非线性有限元分析

采用预应力碳纤维布对钢筋混凝土梁进行增强加固,能够充分发挥碳纤维布高强的性能,提高加固效果。组合利用Visual Basic,Fortran以及Surfer等计算程序,编制了完整的预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析程序,程序具有良好的操作界面、高效的计算速度以及直观的显示过程。在程序编制过程中,考虑了碳纤维布与混凝土之间的粘结滑移关系。通过与3根室内试验梁结果进行对比,可知程序计算得到的承载力、荷载-挠度曲线以及CFRP应变曲线都与试验值较吻合。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁的刚度计算分析

碳纤维布施加预应力后粘贴加固可有效改善混凝土梁正常使用阶段的工作性能,相应截面应力和刚度分析对于合理评价加固梁的工作状态有重要意义。本文在分析预应力碳纤维布加固后混凝土梁截面刚度变化规律的基础上,结合混凝土、钢筋以及碳纤维三者应力-应变关系,得出了预应力碳纤维布加固梁截面刚度的计算公式。推导的理论计算公式与试验结果吻合较好。