纤维布加固钢管道的补强效果影响因素分析

根据轴对称平面应变状态下厚壁圆筒的应力解法,建立了纤维布-钢管的力学模型,分析碳纤维布和钢管之间的相互作用机理,基于力学模型中环向应变相等的变形协调条件,推导了钢管在粘贴FRP后的界面压力公式,联立钢材的屈服条件求得了钢管的弹性极限内压力。对粘贴纤维布的钢管道进行静水压试验,试验结果表明:粘贴碳纤维布能有效地提高钢管的弹性极限内压力,约束管道的环向膨胀变形,并通过试验测得的管道环向应变和弹性极限内压力数据与文中的理论公式结果进行对比分析,两者吻合较好,证明了理论公式的可靠性。以界面压力公式的无量纲化形式,分析了纤维布弹性模量、管道直径和管道壁厚对纤维布粘贴钢管补强效果的影响。     

碳纤维布加固预应力空心板承载力与延性试验分析

本文通过7块足尺寸预应力混凝土空心板粘贴碳纤维布后,在均布荷载作用下的试验,进行了抗弯承载力和位移延性的研究。提出了碳纤维布加固预应力混凝土空心板延性的概念和计算方法,分析了碳纤维布不同粘贴方式、不同粘贴量对承载力和延性的影响,可以得出如下结论:碳纤维布加固预应力混凝土空心板可有效提高承载力,提高程度达48%~109%;粘贴碳纤维布后预应力混凝土空心板在预应力钢筋屈服后,其跨中挠度增长显著,显示出较好的延性。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土梁受弯试验研究

目前粘贴碳纤维布加固混凝土结构多采用环氧类有机胶,但其软化点过低,多为60℃～80℃。夏季由于气温高,一些地区混凝土桥梁的结构表面温度常超过环氧类有机胶的软化点,火灾下环境温度更高,用环氧类有机胶粘贴碳纤维布加固的混凝土结构难以满足耐高温要求。为此,选用600℃时强度不低于常温强度的碱矿渣胶凝材料粘贴碳纤维布,对6根混凝土简支梁进行加固,并完成了这6根梁的受力性能试验。获得了加固梁的正截面承载力、裂缝分布与开展的试验值和荷载-实测跨中挠度曲线。试验梁呈现继纵向受拉钢筋屈服后碳纤维布被拉断和纵向受拉钢筋屈服后混凝土被压碎的两种破坏模式,并且均满足平截面假定,表明用碱矿渣胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土结构构件是可行的。在试验研究和理论分析的基础上,提出了用碱矿渣胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土简支梁的刚度、最大裂缝宽度、正截面承载力的计算方法,基于所提方法的计算值与实测值吻合良好。     

CFRP加固压力钢管的试验研究和数值模拟分析

对3根材质为Q235B的钢管进行了静水压力试验,研究了缠绕CFRP之后钢管和CFRP的受力性能.通过试验测得了在不同内压下钢管和碳纤维布的应变以及管线屈服时的内压力.试验结果表明:在弹性阶段,粘贴1层碳纤维布能提高弹性极限压力8％,粘贴2层能提高弹性极限压力15.2％.基于拉梅公式,推导了在弹性阶段下CFRP等效管壁厚度公式和界面压力公式,计算出了管壁的应变和弹性极限压力,理论和试验结果吻合得较好.通过建立有限元模型模拟钢管进入塑性阶段后的行为,发现CFRP在钢管屈服之后的加固效果很明显,大幅度提高了钢管的极限承压能力,为以后压力钢管加固提供理论依据.     

碳纤维布加固带缺陷的三层聚乙烯防腐涂层钢管及聚乙烯管道的试验研究

对碳纤维布加固带缺陷且未经剥离处理的3层聚乙烯防腐涂层钢管(3PE钢管)和碳纤维布加固聚乙烯(PE)管件进行试验,结果表明碳纤维布直接加固3PE防腐钢管和PE管效果良好。对加固管件进行静水压爆破试验,带缺陷试件的承载力得到显著提升,按相应规范设计的粘贴碳纤维布试件,其爆破压力值均接近或达到无缺陷管道的爆破压力,且试验中均未发生碳纤维布剥离。碳纤维布加固PE管具有更加可靠的性能,不仅转移了试件的薄弱部位,还提高了试件刚度。在试验分析的基础上,提出了简化的碳纤维布加固PE管的设计方法。     

碳纤维布加固钢结构的黏结性能研究

与传统的钢结构加固方法相比,粘贴碳纤维布加固钢结构具有很大的优势和应用前景,如不会导致严重的应力集中、不会产生残余应力、施工方便、维护费用低等。碳纤维布与钢结构之间的黏结性能直接影响加固效果,但是目前国内对这方面的研究还未涉足。本文对粘贴碳纤维布加固钢板进行了静力拉伸试验,采用高强型和高模型碳纤维布及不同的端部锚固措施,考察了未损伤钢板和损伤钢板加固后的效果。得到了加固试件的屈服荷载和极限荷载,并对不同的破坏形式进行了分析。试验结果表明,粘贴碳纤维布加固能明显提高钢构件的屈服荷载。测量了碳纤维布的应变分布,得到了碳纤维布与钢板之间的黏结应力分布和碳纤维布的有效黏结长度,并与理论公式的计算结果进行了对比,二者吻合较好。     

CFRP加固RC连续梁负弯矩区试验研究

通过1根未加固钢筋混凝土连续梁和2根在负弯矩区分别外贴一层和两层碳纤维布的钢筋混凝土连续梁抗弯试验,研究了在钢筋混凝土连续梁负弯矩区粘贴碳纤维布及碳纤维布粘贴层数对连续梁抗弯性能的影响.结果表明,在钢筋混凝土连续梁负弯矩区粘贴碳纤维布的加固方法能显著改善连续梁的抗弯性能,负弯矩区碳纤维的存在提高了连续梁的抗弯刚度,但随着碳纤维布层数的增多,碳纤维布的使用效率下降,理论计算值与试验值吻合较好,现有计算理论能够满足工程需求.     

预应力CFRP布加固腐蚀钢梁试验研究

通过切除钢梁下翼缘部分面积来模拟钢梁的局部腐蚀损伤,再粘贴碳纤维（CFRP）布于钢梁受拉翼缘进行加固修复,以此开展CFRP布加固腐蚀钢梁受弯性能的研究。共进行了6根CFRP布加固腐蚀钢梁试件的静载试验,根据钢梁受腐程度取翼缘宽度切除的比例分别为0%,50%和100%,切口宽度3mm,然后在钢梁下翼缘粘贴CFRP布或预应力CFRP布。试验结果表明,在加固钢梁的受拉翼缘屈服后,粘贴CFRP布能有效提高构件的承载力,预应力CFRP布加固能有效提高钢梁的屈服荷载和极限荷载。粘贴CFRP布、预应力CFRP布加固未腐蚀钢梁的极限荷载比原钢梁极限荷载分别提高12.9%、16.1%;CFRP布、预应力CFRP布加固腐蚀钢梁比原钢梁极限荷载分别提高6.5%、16.1%。在试验基础上,建立了预应力CFRP布加固腐蚀钢梁的承载力计算式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

混凝土框架节点碳纤维布抗震加固新方法研究

提出了用碳纤维布加固平面框架中间节点和空间框架中间节点的新方法,通过5个框架中间节点(其中2个为假三维节点)的足尺拟静力试验,验证了本文加固方法的有效性。试验结果表明,对平面框架梁柱节点,在核心区水平及竖向粘贴碳纤维布,以及竖向和斜向交叉粘贴碳纤维布两种加固方法均能显著改善构件的延性,承载力也有一定的提高;对空间框架梁柱节点,采用碳纤维布与小钢架联合加固,不但能够大大提高构件延性,而且能够提高节点的屈服强度、极限强度和屈服后刚度,加固效果十分明显。基于试验结果,提出了节点加固的设计方法建议。     

碳纤维布加固砌体墙有限元分析

碳纤维布加固砌体结构效果主要受结构竖向正应力、砌体墙高宽比以及碳纤维布层数的影响。利用有限元软件ABAQUS对粘贴碳纤维布加固砌体墙进行了模拟分析,并对影响加固效果的有关参数进行了分析。研究表明:有限元模拟计算结果与试验吻合良好,采用有限元模型对碳纤维布加固砌体墙进行模拟分析是可靠的;砌体墙应力比在0.4~0.6范围内、高宽比较低、碳纤维布层数为两层时加固效果最显著。