内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁受弯性能试验研究

采用内嵌预应力加固法张拉系统,提出开槽、加固和张拉螺旋肋钢丝、填胶的施工工艺,并在此基础上,进行了10个内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁试件的试验研究。结果表明,采用内嵌预应力螺旋肋钢丝加固法,能够较好地改善被加固钢筋混凝土梁的整体工作性能,大幅度提高其开裂荷载,对屈服荷载和极限荷载也有明显的改善。随加固量及预应力水平不同被加固梁开裂荷载提高幅度为72.6%~321.26%,屈服荷载提高幅度为6.19%~99.09%,极限荷载提高幅度为46.04%~135.27%,加固效果明显。该加固方法能够有效改善加固梁的延性和安全性能,梁试件刚度提高明显,对裂缝的产生和发展都有约束作用,具有良好的加固效果,同时螺旋肋钢丝的高强性能也得到了充分发挥。     

内嵌预应力碳纤维筋加固混凝土梁受力性能试验研究

通过对内嵌预应力碳纤维加固混凝土梁的静力加载试验,对其受力过程、破坏形态、承载力、延性和变形情况进行了分析。试验结果表明：内嵌预应力碳纤维筋加固混凝土梁能大幅度提高被加固梁的开裂荷载和极限荷载,延迟裂缝开展,改善梁的正常使用状态;有效减小加固构件的变形,延缓筋材屈服,充分利用碳纤维筋的高强性能;且随着加固量及初始预应力水平的提高,被加固试件的延性有所降低。内嵌预应力碳纤维筋加固法能有效解决现有加固方法在材料利用不充分,粘结剥离破坏等方面的缺点,是一种行之有效的加固方法。     

内嵌预应力混杂筋材加固混凝土梁试验研究

基于螺旋肋钢丝、CFRP筋材两种材料的特点,提出将预应力螺旋肋钢丝、CFRP筋材混合内嵌于混凝土梁中的加固方法,并通过对1根对比梁、6根内嵌不同加固筋材的试验梁进行静力加载试验,系统分析了加固梁的抗弯承载能力、变形能力、裂缝状况、破坏形态和延性等。研究结果表明,加固方法在满足延性要求的同时,能够显著提高试验梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载,改善被加固梁的变形能力。其中,BF1P2-45加固梁的加固效果较好。研究成果可为其他相关研究提供参考。     

钢绞线、FRP筋预应力加固混凝土梁抗弯性能试验研究

纤维增强复合材料是一种新型的材料,对FRP筋材使用预应力的方式加固混凝土梁,是一种新兴的加固技术,可以有效地发挥FRP的高强性能。为了研究混凝土梁加固以后的抗弯性能,采用试验研究与理论分析相结合的方法,制作了12根混凝土梁试件,通过试验比较CFRP筋、BFRP筋和高强钢绞线3种预应力筋材的加固效果,包括开裂荷载、屈服荷载和极限承载力,对加固梁的裂缝开展、刚度提高以及破坏形式进行初步研究和探讨。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯性能研究

本文对预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能做了初步的研究,并提出了带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的施工工艺。通过10根试件的受弯试验,对比了预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁的开裂弯矩、屈服弯矩、极限弯矩及抗弯刚度等工作性能,分析了芳纶纤维布的预应力水平和加固层数对试件受弯性能的影响。试验结果表明,非预应力芳纶纤维布加固的试验梁与未加固的基准梁相比,其开裂弯矩提高了12%~16%,屈服弯矩提高了13%~29%,极限弯矩提高了26%~65%;预应力芳纶纤维布加固的试验梁与未加固的基准梁相比,其开裂弯矩提高了114%~306%,屈服弯矩提高了38%~101%,极限弯矩提高了29%~101%。可见,预应力芳纶纤维布能显著地提高被加固钢筋混凝土梁的受弯性能。在试验研究基础上,本文给出了承载力计算方法,计算结果与实测值符合较好。     

体外预应力FRP筋加固混凝土单向板抗裂及刚度计算方法

通过6块体外预应力玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋加固混凝土单向板的受弯试验,分析GFRP筋张拉应力和配筋率对混凝土单向板抗裂性能和挠度的影响。结果表明,随GFRP筋张拉应力和配筋率的增大,体外预应力GFRP筋混凝土单向板抗裂荷载提高25%~125%,跨中开裂挠度增加35%~159%,跨中屈服挠度增加21%~36%,跨中极限挠度降低13%~34%。结合本文体外预应力GFRP筋加固混凝土单向板和已有文献的体外预应力FRP筋混凝土梁试验结果,提出适合体外预应力FRP筋加固混凝土单向板和梁抗裂及刚度的计算方法。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁抗弯性能试验及理论分析

预应力技术是充分发挥FRP复合材料高强性能的一条有效途径。通过对预应力芳纶纤维布加固混凝土梁抗弯的试验,对预应力水平对梁抗弯承载力、刚度、延性的影响进行分析。结果表明:预应力水平为55%~65%时,预应力芳纶纤维布加固梁的开裂、屈服、极限荷载比非预应力芳纶纤维布加固梁分别提高约147%~165%、28%~50%、13%~31%,表明预应力芳纶纤维布能显著地提高混凝土梁的抗弯性能。承载力极限状态时,预应力梁为纤维布的断裂破坏,非预应力梁发生布与混凝土间局部脱粘破坏。在试验研究的基础上,采用弹塑性截面分析法计算梁的承载力,理论计算值与试验值吻合良好。     

不同表面特征GFRP筋加固钢筋混凝土T形梁抗剪试验研究

为研究不同表面特征的GFRP筋对加固后钢筋混凝土梁抗剪性能的影响,以不同混凝土强度等级、不同纵筋配筋率以及不同表面特征GFRP筋为参数,对9根钢筋混凝土T形梁进行了表面内嵌GFRP筋的静力加载试验,并分析其影响因素。结果表明,GFRP筋的表面特征是影响加固梁破坏形态的重要因素,光圆GFRP筋加固梁更容易发生粘结破坏。内嵌GFRP筋不能提高试验梁的纯弯段开裂荷载,但能提高弯剪段开裂荷载、屈服荷载和极限荷载。光圆GFRP筋加固对弯剪段开裂荷载影响显著,螺纹GFRP筋加固对屈服荷载和极限荷载影响明显。GFRP筋的表面特征对加固梁抗剪承载力的影响要大于混凝土强度等级和纵筋配筋率。GFRP筋表面特征对其应变大小有明显影响,螺纹GFRP筋的应变远大于光圆GFRP筋,因此螺纹GFRP筋利用率高,加固效果好。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过9根预应力碳纤维布加固的钢筋混凝土梁在不同预应力水平和不同配布率下的抗弯性能试验,研究其开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、曲率延性等受力性能。试验结果表明,梁的破坏形态均为碳纤维布拉断;梁的开裂荷载及屈服荷载随碳纤维布的预应力水平或配布率的提高而提高,但屈服荷载的提高幅度明显小于开裂荷载的提高幅度。另外,配布率较低、预应力水平较高的梁的开裂荷载与屈服荷载高于配布率较高而预应力水平较低的梁的开裂荷载与屈服荷载。梁的极限荷载随配布率的提高而提高。在较高配布率情况下,梁的极限承载力随预应力的提高而略有提高。加固梁的曲率延性系数随预应力和配布率的提高而减小。为保证加固梁破坏时具有一定的延性,建议预应力水平最高控制在40%~50%。     

反拱法加固混凝土受弯构件理论及试验研究

对采用反向起拱粘贴碳纤维布加固混凝土梁构件的基本原理和设计方法进行了初步研究,提出了基于预应力原理的反拱法碳纤维布材加固梁构件的施工工艺。在此基础上,进行了3根试件的试验。通过试验结果对比了不同加固工艺的受弯构件的开裂荷载、极限荷载、抗弯刚度等工作性能,分析了反拱加固的预应力效应。试验发现,反拱加固试件的开裂荷载较普通粘贴加固试件的开裂荷载提高了36.2%,屈服条件下的变形减小了24.2%。试验结果表明,采用反拱加固可方便有效地卸除加固构件的残余应力,并产生预应力效应,可充分发挥碳纤维布材料高强度的特性,提高构件刚度和承载能力。     

预应力斜箍筋加固RC梁受剪性能试验研究

对6根预应力斜箍筋加固混凝土简支梁和1根对比梁进行了受剪性能试验。结果表明,该加固方法对混凝土梁的斜截面开裂荷载和极限荷载均有不同程度的提高,对梁斜裂缝宽度有一定的限制作用。基于桁架-拱模型理论,推导出预应力斜箍筋加固混凝土梁的理论计算公式。根据试验实测数据的回归分析,得到预应力斜箍筋加固混凝土梁在不同加固工况下预应力箍筋贡献的抗剪计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

预应力碳纤维布材加固混凝土受弯构件的抗弯性能研究

本文对预应力碳纤维布材加固混凝土梁构件的性能做了初步的研究,并提出了应用预应力碳纤维布材加固梁构件的施工工艺。在此基础上,作者进行了9根试件的试验。通过试验结果对比了预应力碳纤维布加固的受弯构件与非预应力碳纤维布加固的受弯构件的开裂荷载、极限荷载、抗弯刚度等工作性能,分析了预应力对构件弯曲性能的影响,讨论了预应力水平变化引起的构件使用荷载以及变形能力的变化。试验发现预应力碳纤维布材加固的试件的开裂荷载较对比试件提高了43%至214%,在对比试件屈服荷载下的变形为对比试件的29.8%至56.3%。试验结果与分析表明预应力碳纤维布材极大地提高了梁构件的工作性能。另外,本文提出了预应力碳纤维布材加固的受弯构件的界限补强率、极限承载力、抗弯刚度以及挠曲变形的计算公式。     

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。     

预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的力学性能分析

通过使用有限元软件建立预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的空间有限元模型,并与7根试件的受弯试验进行对比分析,试验结果表明,预应力芳纶纤维布加固的试验梁与未加固的基准梁相比,其开裂荷载提高了114%～306%,屈服荷载提高了38%～101%,极限荷载提高了29%～101%。可见,预应力芳纶纤维布能显著地提高被加固钢筋混凝土梁的抗弯性能。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受剪承载力试验研究

通过7根芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验,研究了芳纶纤维布的预应力水平及加固形式对混凝土梁抗剪承载力的影响。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固混凝土梁相比,其开裂荷载显著提高,屈服荷载与极限荷载明显提高;预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的抗剪承载力随着纤维布预应力水平的提高而增大。     

预应力AFRP筋混凝土梁受弯性能的试验研究

对一组配置芳伦纤维增强塑料AFRP预应力筋的简支梁进行受弯试验,考察AFRP筋配筋率、张拉控制应力、非预应力钢筋配筋率等因素对构件承载能力的影响,分析了开裂荷载、极限荷载、荷载-挠度关系、裂缝发生发展、平截面假定、AFRP筋和普通钢筋的应变发展状况等。试验结果表明:有粘结预应力AFRP筋混凝土梁的受载全过程可分为三个阶段,即从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服,最终达到极限承载力;虽然AFRP筋材没有屈服点,但是其弹性模量较低,因此,试验梁破坏前有明显的变形和预兆;破坏时,AFRP筋应变不一定达到极限,其值可按平截面假定计算;此外,试验表明,适当提高张拉控制力能提高梁的极限承载能力。     

预应力钢骨混凝土梁非线性分析

为进一步研究预应力钢骨混凝土梁的工作性能,运用有限条带法,考虑材料非线性,编制计算程序,对其在单调荷载作用下的整个受力过程进行分析。计算得到预应力与普通钢骨混凝土梁在开裂阶段、屈服阶段、极限阶段的荷载、位移值,及混凝土强度、含钢率、有效预应力、非预应力筋配筋率对预应力钢骨混凝土梁荷载—变形关系的影响曲线。结果表明,对钢骨混凝土梁施加预应力,能显著提高构件的开裂承载力和极限承载力,但其延性有所降低;混凝土强度等级越高,梁的开裂承载力和极限承载力越大;含钢率越大,截面刚度越大,构件承载力提高越明显;开裂前阶段,非预应力筋配筋率对构件承载力的影响较小,开裂后,非预应力筋配筋率越大,梁的极限承载力越大。     

预应力CFRP格栅与高性能水泥基复材加固混凝土梁抗弯性能试验研究

为获得预应力CFRP格栅与高性能水泥基复材加固钢筋混凝土梁抗弯性能,将CFRP格栅预应力张拉值、CFRP格栅层数作为试验变量,共设计7根预应力CFRP格栅与高性能水泥基复材加固钢筋混凝土梁,开展其抗弯性能试验研究,分析各变量对预应力CFRP格栅与高性能水泥基复材加固混凝土梁弯曲性能的影响。试验结果表明,由于未进行有效的锚固,CFRP格栅与高性能水泥基复材复合层与混凝土间大部分发生相对滑移现象,大部分加固层为端部剥离破坏,其中CFRP格栅与高性能水泥基复材没有发生脱黏现象。随着CFRP格栅预应力张拉值、CFRP格栅层数的增大,加固梁的抗弯承载力得到显著提高。与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁的开裂、屈服和极限荷载有了一定幅度的提高,为未来预应力CFRP格栅与高性能水泥基复材加固混凝土梁端部进行有效锚固提供了一定的依据。     

考虑二次受力的内嵌BFRP筋加固混凝土T形梁受剪性能试验研究

为了研究二次受力对内嵌BFRP筋加固混凝土梁受剪性能的影响,对6根内嵌BFRP筋混凝土T形截面加固梁和2根对比梁进行了受剪性能试验。对试件梁的受力过程、破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、斜截面应力重分布现象以及初始荷载大小、卸载程度和BFRP筋端部锚固长度等因素对加固梁的影响进行研究。研究结果表明：虽然加固梁发生了剪切破坏,但是破坏特征复杂且伴随着次生破坏;试件梁的斜截面在斜裂缝出现时和箍筋屈服时出现了重分布,对于二次受力试件梁,BFRP筋应变滞后现象明显,且BFRP筋应变分布不均匀,在进行加固梁承载力计算时应考虑此因素带来的承载力降低的影响;初始荷载、卸载程度及BFRP筋端部锚固有利于加固梁极限荷载的提高和延缓斜裂缝的开展,应在加固梁受剪承载力计算公式中引入相关系数或满足构造要求来体现这些因素的影响。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁全过程理论分析

对预应力碳纤维布加固一次受力混凝土梁全过程进行理论分析。提出了开裂荷载、屈服荷载和极限弯矩的计算公式,计算公式中充分考虑了混凝土的非线性关系。算例表明采用预应力碳纤维布加固的梁,其开裂荷载、屈服荷载、极限荷载均有较大幅度地提高。