碳纤维布加固钢筋混凝土电杆承载力试验研究

为了揭示采用碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土电杆后的破坏机理和承载性能,完成4根混凝土电杆的试验研究,其中3根为碳纤维布加固的电杆和1根作对比的未加固电杆。通过试验观察各试件的受力全过程和破坏形态,获取荷载-位移全过程曲线和极限承载力等重要参数。研究结果表明:碳纤维布加固后,混凝土电杆的破坏过程没有明显预兆,破坏过程迅速,破坏形态表现为碳纤维被拉断;碳纤维布加固后,钢筋混凝土电杆的极限承载力有显著提高,提高的程度与碳纤维布粘贴层数有关,随着碳纤维布粘贴层数的增加,极限承载能力也跟着提高,但提高的程度与碳纤维布粘贴层数不呈比例。     

碳纤维布加固震损装配整体式混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过拟静力试验,研究碳纤维布加固震损装配整体式框架节点的抗震性能,分析了节点破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移、延性、刚度和承载力退化等抗震性能指标,比较节点损伤程度对碳纤维布加固效果的影响,然后通过数值模拟对加固的影响因素进行分析,在此基础上建立了加固节点核心区抗剪承载力计算式。研究表明:碳纤维布加固节点试件极限承载力最大提高27.1%;极限位移最大提高23.8%;节点试件的耗能、延性增强,刚度退化、承载力退化减慢;轻度损伤节点加固后抗震性能得到有效提高;中度损伤节点加固后抗震性能可完全恢复;理论式计算结果与试验和模拟中的核心区抗剪承载力进行对比分析,误差在10%以内。     

碳纤维布加固玄武岩纤维复材筋工程用水泥基复合材料混凝土梁的受弯性能

设计制作了三组不同层数的碳纤维布(CFS)加固受弯构件,分别为玄武岩纤维复材(BFRP)筋混凝土梁、BFRP筋工程用水泥基复合材料(ECC)梁和BFRP筋ECC-混凝土复合梁,并对其进行受弯性能试验研究。研究了碳纤维布粘贴层数对加固试件极限荷载、破坏形态、裂缝和变形的影响。结果表明:相同荷载下,复合梁和ECC梁试件的变形和裂缝宽度均小于普通混凝土梁试件。在受弯构件受拉区配置ECC可有效提高构件抵抗变形和裂缝的能力。经粘贴碳纤维布加固后的试件的开裂荷载和极限荷载均大于未加固试件,粘贴一、二、三层CFS加固的复合梁极限荷载较未加固梁分别增加了12. 5%、16. 6%、19. 7%。粘贴CFS布可有效提高构件的承载力和抵抗变形、裂缝的能力。改善效果随CFS粘贴层数的增加而增大,但提升幅度逐渐减小。     

钢板带加固砖填充墙RC框架抗震性能试验研究

为研究钢板带加固砖填充墙RC框架的抗震性能,设计了缩尺单层单跨的纯RC框架1个、砖填充墙RC框架1个以及钢板带加固砖填充墙RC框架2个,考虑砂浆强度的影响,并对钢板带施加一定的预应力。基于低周往复荷载试验,对比分析了不同类型框架的破坏过程、滞回曲线、骨架曲线、刚度、延性和耗能能力。结果表明：钢板带加固砖填充墙RC框架可提高其承载力与耗能能力,但位移延性系数略有下降;钢板带加固基本不影响砖镇充墙RC框架的初始抗侧刚度,但是在层间位移角为1/100~1/50时,割线刚度可以提高24.6%~31.9%;螺栓孔对水平灰缝的削弱会影响填充墙的破坏形态;砂浆强度的提高会增加钢板带加固砖填充墙RC框架的初始抗侧刚度、峰值荷载与耗能能力。此外,提出了预应力钢板带加固砖填充墙RC框架的水平承载力计算方法,具有较好的预测精度。     

再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构抗震性能试验研究

通过对4榀1/2.5比例单层单跨再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构的抗震性能试验,研究了填充墙砌块强度、轴压比以及墙体拉筋间距等对该结构抗震性能的影响。分析了试件的破坏形态、滞回曲线及骨架曲线、承载力、层间位移角、位移延性、耗能能力以及刚度退化。结果表明：再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构中墙体部分先于框架部分破坏,且框架的破坏机制符合“梁铰机制”,滞回曲线较为饱满,耗能能力良好,具有较强的抗倒塌能力;随着填充墙砌块强度的降低,结构承载力下降,位移延性系数增大,初始刚度减小且刚度退化速率降低,结构破坏时层间位移角和等效黏滞阻尼系数增大;增大轴压比使结构承载力提高,位移延性系数下降,初始刚度明显提高且刚度退化速率上升,结构破坏时层间位移角以及等效黏滞阻尼系数均略有降低;减小墙体拉筋间距使结构承载力及位移延性有所提高,初始刚度增加,但刚度退化速率基本不变,结构破坏时层间位移角及等效黏滞阻尼系数均增大。     

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。     

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能研究

利用外加电流加速锈蚀法获得锈蚀钢筋混凝土梁,粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验,并在此基础上开展有限元分析,以研究钢筋锈蚀引起的结构性能退化以及碳纤维布加固的有效性和作用机理。结果表明,受拉主筋锈蚀导致梁的承载力与刚度均有明显退化,锈蚀严重时梁可能因钢筋拉断而破坏。锈蚀梁粘贴碳纤维布加固后,纵向碳纤维布补偿主筋面积锈损,U型箍横向约束则保证加固体系结构整体性并防止过早剥离,梁的极限承载力显著提高,刚度与变形性能亦有改善。极限承载力提高幅度随纵向碳纤维布加固量增大而增大,但加固梁破坏模式由碳纤维布拉断转变为混凝土压碎后,加固量进一步增大对承载力提高效果大幅削弱,且加固梁的变形能力逐渐变差。最终,基于试验结果分析,建立了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算方法。     

碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响

通过外加电流加速锈蚀法获取锈蚀钢筋混凝土试件,采用横向粘贴碳纤维布的方法进行加固,设计并制作了未加固锈蚀试件、先锈蚀后加固和先加固后锈蚀三组22个试件。考虑保护层厚度、加固前或加固后的钢筋锈蚀率等因素,通过拉拔试验研究了碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响。分析结果表明,碳纤维布的约束作用能显著提高锈蚀后钢筋与混凝土间的粘结性能,试件破坏模式由混凝土劈裂破坏向钢筋拔出破坏转变。未加固锈蚀试件极限粘结强度随着锈蚀的发展而降低;锈蚀试件采用碳纤维布加固后,由于保护层的劈裂受到约束,极限粘结强度显著提高;由于碳纤维布对锈胀力和保护层劈裂的双重约束作用,先加固后锈蚀试件的极限粘结强度随着锈蚀的发展而增大,且比同等锈蚀率的先锈蚀后加固试件更为显著。根据试验结果分别建立了不同约束条件下锈蚀钢筋与混凝土间极限粘结强度的计算模型。     

粘贴碳纤维布加固钢构件受拉承载力试验研究

对粘贴不同面积碳纤维布加固的钢板试件进行了单轴拉伸试验 ,通过试验采集的数据绘制了荷载 -应变曲线 ,并分析了钢构件与碳纤维之间的相互作用、试件的破坏机理、碳纤维布粘贴面积对试件承载力和延性的影响等 ,为碳纤维布加固钢构件提供了理论基础     

碳纤维布加固震损型钢混凝土框架节点抗震性能试验研究

为验证碳纤维布加固震损型钢混凝土框架节点的可行性和有效性,基于现行规范,按1:2比例缩尺设计并制作了4个型钢混凝土框架节点试件。其中1个对试件,1个直接采用碳纤维布加固试件,2个模拟不同地震损伤后采用碳纤维布加固修复试件,对其进行低周往复荷载破坏试验。试验结果表明,碳纤维布提高了试件的极限承载力、极限位移和延性系数;与对比试件比较,直接采用碳纤维布加固试件分别提高了19. 4%、13. 5%、28. 1%;中度损伤试件提高了17. 0%、25. 8%、21. 8%;重度损伤试件提高了13. 9%、19. 6%、6. 3%。在一定损伤程度下,碳纤维布加固能恢复并超过节点受损前的抗震性能。     

砖填充墙加固前后钢筋混凝土框架的刚度与承载力

通过低周反复加载试验与分析,研究了填充墙框架与填充墙加固后框架的初始刚度、刚度衰减规律和承载力计算方法。试验与分析结果表明,填充墙能大幅度提高框架的初始刚度,双面和单面夹板墙加固填充墙能使填充墙框架的初始刚度分别约提高1倍和0.5倍,而碳纤维布加固填充墙基本上不能提高框架的初始刚度。填充墙加固后框架的填充墙刚度衰减速度比未加固的填充墙框架有所减小。建议的填充墙框架与填充墙加固后框架的承载力计算公式与试验结果吻合良好。     

钢筋网水泥砂浆加固低强度砂浆砖砌体的试验研究

介绍了 8片低强度砂浆砖砌体经钢筋网砂浆抹面加固后的抗侧力对比试验 ,其中面层厚度、加固面数和竖向压力作为变化参数。试验表明 ,钢筋网水泥砂浆抹面加固低强度砖砌体可以显著提高墙体的水平承载能力和抗侧移刚度。总结了加固参数对加固效果的影响 ,提出了适用于此类墙体加固的抗侧力建议公式。     

Use of steel fiber reinforced mortar for seismic strengthening

The objective of this research was to develop an economical, structurally effective, and practically applicable steel fiber reinforced mortar (SFRM) which could be applied onto the hollow brick infills of a reinforced concrete (RC) structure. Masonry walls were almost converted into strong and rigid infills with the application of SFRM. Two different mix proportions were produced with the composition of Portland cement, fine aggregate, water, and plasticizer or bonding agent as the chemical admixture. Tests were carried out to determine the optimum steel fiber content (1%, 2%, or 4% by volume) and to clarify the use of plasticizer or bonding agent in the mortar in the context of sticking ability, flexural, compressive, and adhesion strengths. As a result, mortar with plasticizer and 2% steel fiber (by volume) came out to be the optimum mortar mixture as strengthening material. The performance of RC frame strengthened with SFRM containing plasticizer and 2% steel fiber by volume was compared to those of the hollow brick infilled RC frame without strengthened mortar and the hollow brick infilled RC frame with reference mortar. It was observed that the specimen strengthened with the optimum mortar mix satisfied the target objectives of this study.     

碳纤维布加固修复混凝土小型空心砌块开裂墙体的试验研究

对混凝土小型空心砌块墙体粘贴碳纤维布在低周反复荷载作用下的受力性能进行了试验研究。研究结果表明,粘贴碳纤维布能够提高开裂墙体的极限荷载,增强其变形能力,是改善混凝土小型空心砌块墙体结构性能,加固修复建筑物墙体裂缝的一项有效措施。研究还发现,碳纤维布在加固墙体中的作用可比拟为桁架模型中的拉杆。基于以上研究,本文提出了碳纤维布加固砌块墙体抗剪承载力的简化计算方法,可供设计人员在实际工程应用中参考。     

Characteristics of CFRP retrofitted hollow brick infill walls of reinforced concrete frames

The mechanical characteristics of infill walls retrofitted with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets are really important for the realistic prediction of seismic performance of the vulnerable reinforced concrete (RC) frames retrofitted through CFRP strengthened infill walls. In this study, 36 hollow brick wall specimens were tested either under uniaxial compression or diagonal tension before and after retrofitting externally with CFRP sheets. The test parameters are the dimensions of the walls, the orientation of holes of bricks, the type of mortar, the amount of CFRP sheets and the details of strengthening application. At the end of the tests, a significant contribution of CFRP sheets on the mechanical characteristics of hollow brick walls was observed in terms of several important structural design parameters such as Young and shears moduli, axial and shears strengths as well as the deformation capacity. Finally, the strength and deformability characteristics of the walls and frames retrofitted with CFRP sheets were predicted analytically. The predictions were in good agreement with the experimental data.     

GFRP复合材料加固带壁柱砖墙抗震性能试验研究

对玻璃纤维复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,GFRP)加固带壁柱砖墙抗震性能进行试验研究。通过1片未加固带壁柱砖墙和8片GFRP加固带壁柱砖墙在低周往复荷载作用下的抗震性能试验,阐述了各试件的破坏特征;研究GFRP加固前后墙体的滞回特性、刚度及退化特性、变形性能、耗能性能等变化规律,以及加固方式、加固量和“对拉”锚固措施对加固效果的影响。研究结果表明:加固方式对墙体的刚度退化性能和变形性能影响不大,但对墙体的耗能性能影响较明显;按照本文提出的加固方式粘贴GFRP能够有效地提高墙体的极限荷载、减缓墙体的刚度退化、增强其变形能力和耗能能力;同时考虑采用混合加固方式、增大加固量、采用锚固措施三因素时,墙体的抗震性能较好。     

钢筋网水泥复合砂浆加固 RC偏心受压柱的试验研究

在对9根近似足尺偏心受压柱(包括小偏心受压和大偏心受压柱)的试验研究中,通过用一种薄壁型的钢筋网水泥 复合砂浆(简称CMMR)片加固的偏心受压柱与未加固的偏心受压柱的对比试验,发现被加固的偏压柱其承载力有了较大 幅度的提高,在相同的加固条件下,小偏心受压柱加固后承载力提高幅度大于大偏心受压柱;较低强度等级的偏压柱比较 高强度等级偏压柱的加固效果更好。被加固柱的延性得到了明显改善,变形能力和耗能能力有显著增强。本文先对试验结 果进行了描述,然后分析了这种加固层对加固偏压柱的极限承载力、破坏形态、荷载.挠度曲线及裂缝分布形态等的影响 机理和作用规律。研究结果证明这是一种加固效果显著,加固后柱各种工作性能优良、施工方便且投资节省的柱加固方 法。     

钢筋混凝土框架-再生填充墙抗震性能试验研究

进行5榀框架-再生填充墙试件（包括1榀纯框架及1榀墙体试件）的低周反复加载试验,得到不同框架-再生填充墙试件的滞回曲线与骨架曲线,研究了不同再生填充墙对试件承载力、变形能力、延性与耗能能力的影响。收集已有文献中框架-填充墙试件的抗震性能试验数据,采用归一化分析,对比研究了再生与普通填充墙对框架-填充墙试件抗震性能的影响。结果表明：再生填充墙的墙体材料组成对框架结构的抗震性能影响较大,再生多孔砖填充墙使框架结构变形能力和延性略有减小,结构在屈服荷载时耗能能力较好,但在极限荷载时耗能能力较差;120型和90型再生隔墙板填充墙均使框架结构的变形能力和延性有所降低,但前者耗能能力远优于后者;相比于框架-普通填充墙结构,框架-再生填充墙结构在极限荷载后性能退化较快。     

Investigation on the behavior of brick-infilled steel frames with openings, experimental and analytical approaches

This article deals with an experimental program to investigate the in-plane seismic behavior of steel frames with clay brick masonry infills having openings. Six large-scale, single-story, single-bay frame specimens were tested under in-plane cyclic loading applied at roof level. The infill panel specimens included masonry infills having central openings of various dimensions. The experimental results indicate that infill panels with and without openings can improve the seismic performance of steel frames and the amount of cumulative dissipated energy of the infill panels with openings, at ultimate state are almost identical. Furthermore, contrary to the literature, the results indicate that infilled frames with openings are not always more ductile than the ones with solid infill. It seems that the ductility of such frames depends on the failure mode of infill piers. This experimental investigation shows that infilled frames with openings experienced pier diagonal tension or toe crushing failure and have smaller ductility factors than those frames with solid infill. Furthermore, a simple analytical method is proposed to estimate the maximum shear capacity of masonry infilled steel frames with window and door openings.