混杂纤维加固混凝土方形短柱极限承载力研究

采用碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布层间混杂加固混凝土方形短柱,就不同加固类型柱体的极限承载力进行对比试验,结果表明混杂纤维的协调匹配能够充分发挥不同纤维的优势,扬长避短,提高承载力,降低成本。     

碳纤维布加固混凝土柱改善延性的试验研究

对６ 根碳纤维布加固混凝土柱在压弯反复荷载作用下的抗震性能进行了试验研究。研究结果表明,采用碳纤维布加固不仅可提高混凝土柱的受剪承载力,实现强剪弱弯的抗震要求,而且可使混凝土得到约束,提高柱的变形能力,使混凝土柱的抗震性能得到显著改善。     

混杂纤维复合材料及其在混凝土梁柱加固中的应用研究

首先简要综述混杂纤维复合材料的特点 ,然后介绍开展的层间混杂玻璃纤维布和碳纤维布加固混凝土梁、柱的试验研究情况。说明相对碳纤维布加固方法 ,混杂纤维布加固法既能在保证承载力的前提下提高构件的延性 ,又能显著降低加固成本。     

混杂纤维布约束混凝土柱力学性能的研究

通过对碳纤维布、玄武岩纤维布和玻璃纤维布混杂约束混凝土圆柱的轴心受压试验,测得了混杂纤维布约束混凝土的轴心抗压强度、峰值应变、应力-应变关系,分析纤维布混杂方式对混凝土约束效果的影响。建立新的混杂纤维约束混凝土柱强度模型和应力-应变全过程整体模型,通过与试验结果比较,发现新的模型计算准确,与Teng等的模型相比,不需要分段拟合,计算简单,且同样适用于单一纤维约束情况。     

碳纤维布加固小偏压钢筋混凝土柱承载力分析

通过对3根碳纤维布加固小偏压钢筋混凝土柱及对比柱的静载试验和理论分析，表明采用横向缠绕碳纤维布加固后小偏压柱的极限承载力有不同程度的提高，变形能力得到改善。横向碳纤维约束了混凝土的变形，提高了混凝土的极限抗压强度。提出了碳纤维加固小偏压柱的承载力计算公式和设计建议。     

碳纤维布约束钢筋混凝土轴心受压柱的力学性能研究

对碳纤维布约束的钢筋混凝土柱进行了轴压性能试验,研究了混凝土强度、碳纤维布的包裹方式及碳纤维布抗拉强度等因素对约束钢筋混凝土柱的极限承载力及变形等力学性能的影响。结果表明,随着混凝土强度的增加,碳纤维布约束加固效果将会降低,碳纤维布强度对其加固效果的影响也逐渐降低。在混凝土强度较低的情况下,采用高强一级碳纤维布加固效果较好;在相同碳纤维布体积加固率的条件下,采用全包碳纤维布约束混凝土的加固方式比间隔包裹碳纤维布条带效果更好。     

玄武岩纤维布和碳纤维布加固高强混凝土柱轴压性能试验研究

为了研究等侧向约束强度状态下玄武岩纤维布(BFRP)和碳纤维布(CFRP)加固高强混凝土柱的轴压性能,试验共制作了6根钢筋混凝土柱,并考虑了FRP布种类、混凝土强度两种影响因素。结果表明:与未加固柱相比,BFRP布和CFRP布加固柱的受压承载力均有显著改善,且后者对承载力的提高能力较前者更强。对于柱的延性性能,两种布对普通混凝土柱皆提升明显,且BFRP布对其约束效果更优;但高强混凝土柱加固后仍表现出较强的脆性,提高程度不够显著。最后,选取了4种经典FRP约束混凝土强度模型进行对比计算,计算结果与试验数据吻合良好。     

碳、玻璃层内混杂纤维布加固梁抗弯性能研究

通过对8根钢筋混凝土梁的抗弯试验,研究了不同比例及层数的碳、玻璃层内混杂纤维布对加固梁抗弯性能的影响。研究发现当纤维布层数相同时,碳、玻璃层内混杂纤维布加固梁的极限承载力比单一碳纤维布加固梁降低了5.5%~18.7%,位移延性系数提高了18.6%~45.2%,能量延性系数提高了22.5%~45.1%。试验结果表明碳、玻璃层内混杂纤维布加固梁的延性明显优于单一碳纤维布加固梁。在试验研究的基础上,采用弹塑性截面分析法计算了混杂纤维布加固梁的承载力,理论计算值与试验值吻合良好。     

碳纤维布与玄武岩纤维布加固混凝土圆形短柱轴压试验对比研究

通过碳纤维布及玄武岩纤维布加固混凝土圆形短柱轴压性能对比试验,研究纤维布层数对加固后混凝土圆柱轴压性能的影响。结果表明:在纤维布环向包裹约束作用下,混凝土圆柱抗压强度和变形能力明显提升,但刚度提高不明显;混凝土圆柱加固效果随纤维布层数增加而提高,相同加固层数,CFRP加固效果明显优于BFRP,且一层CFRP加固效果与三层BFRP相似;实际工程中可通过提高纤维布抗拉强度、厚度和层数增加纤维布约束能力,进而提高约束混凝土抗压强度。     

碳纤维布加固局部强度不足混凝土柱轴压性能的有限元分析

利用ABAQUS有限元软件分析了碳纤维布加固局部强度不足混凝土柱的受力性能。对加固前后不同区域混凝土的变形情况和应力-应变关系曲线、钢筋和箍筋的变形情况和应力-应变关系曲线以及混凝土柱整体的荷载-位移曲线做对比分析。研究结果表明,碳纤维布对加固区域混凝土可以产生明显的约束作用,增强混凝土柱整体抵抗变形的能力。对局部强度不足区域的混凝土裂缝发展有明显的抑制作用,可小幅度的提高混凝土柱的极限承载力。当碳纤维布层数超过3层时,增加层数仅对混凝土柱延性性能有影响,对其承载力的提高无明显作用。     

纤维增强复合材料加固钢筋混凝土单向板受弯性能研究

通过纤维增强复合材料（FRP）布加固钢筋混凝土单向板的受弯性能试验,研究了FRP布种类、层数、宽度、粘贴方式和锚固措施等因素对加固效果的影响。结果表明：在板底粘贴CFRP布和高强GFRP布均可明显提高钢筋混凝土单向板的受弯承载力和纵筋屈服后刚度。当采用横向粘贴1层U形CFRP布条作为端部锚固措施时,所有加固单向板试件的破坏模式均为跨中弯曲裂缝引起的剥离破坏。当FRP布宽度和层数相同时,采用CFRP布加固效果优于高强GFRP布加固。与对比试件相比,FRP布加固钢筋混凝土单向板试件的位移延性略有降低。高强GFRP布加固钢筋混凝土单向板的位移延性优于CFRP布加固钢筋混凝土单向板。FRP布的粘贴方式对FRP加固钢筋混凝土单向板的位移延性也有影响,单层FRP布加固单向板试件的延性较好。通过对试验结果的分析,提出了FRP布加固钢筋混凝土单向板构件受弯破坏模式的判别方法,验证了已有文献和GB 50608-2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中给出的跨中弯曲裂缝引起的FRP剥离应变计算公式对FRP布加固混凝土单向板的适用性,建立了FRP布加固钢筋混凝土单向板受弯承载力计算方法。     

预应力FRP片材加固混凝土墩柱的研究进展

预应力FRP片材加固混凝土墩柱施工工艺简便,既可用于震后应急加固,也适于永久性抗震加固。这种新型加固方法能够避免FRP片材的应变滞后,充分发挥FRP片材的高强特性;促使原有混凝土裂缝的弥合,限制裂缝的发生和开展,提高柱的耐久性能;重新调整混凝土墩柱的受力状态,显著提高被加固混凝土墩柱的延性、承载力和抗震性能。基于预应力FRP片材加固混凝土墩柱的国内外研究现状,围绕预应力FRP片材加固混凝土墩柱的起源、FRP片材预应力施加方法、预应力FRP片材锚夹具、预应力FRP片材加固混凝土柱的抗震性能等几个方面的最新研究进展进行了综述,对目前FRP片材加固混凝土墩柱研究中亟需解决的问题进行了分析与展望。     

预应力CFRP布加固负载混凝土柱轴心受压性能研究

为开展轴心压力作用下预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固负载圆形截面混凝土短柱力学性能研究,设计制作了11根圆形截面混凝土短柱,其中1根普通混凝土柱为对比柱,其余10根混凝土柱在负载与非负载2种情况下分别利用预应力CFRP布或非预应力CFRP布进行加固。通过轴心加载试验,获得了各试件极限荷载、轴向变形、材料应力变化等试验数据。基于试验数据分析了试件轴心压力作用下的力学性能。结果表明:与普通混凝土柱相比,利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱在二次受力过程中其屈服荷载有显著提高,且提高幅度与CFRP布预应力水平成正比,但极限承载力与CFRP布的预应力水平无关;利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱延性性能有显著提高。     

CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱的轴压力学性能

对8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-C/STCSRC）短柱和4根CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土（C-CTSRC）短柱进行了轴压试验,分析了CFRP约束效应系数、钢管截面形式以及钢管受力性能对CFRP-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-C/STCSRC）轴压短柱力学性能的影响。结果表明:CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）轴压短柱的极限承载力提高率随着约束效应系数的增加呈指数形式增长;在柱核心混凝土截面面积相同时,CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）轴压短柱的极限承载力比CFRP-方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-STCSRC）轴压短柱的极限承载力高50%以上;在弹性工作阶段,CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土（C-CTSRC）柱的弹性模量高于CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）柱的弹性模量;CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）柱的极限承载力高于CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土柱的极限承载力;CFRP与钢管黏结良好时,CFRP与钢管能够协同工作。     

BFRP加固高轴压比低强混凝土圆柱抗震性能研究

为研究纤维增强复合材料（FRP）加固高轴压比低强混凝土配筋圆柱的抗震性能,对6根加固柱和3根对比柱进行了低周反复侧向加载试验.结果表明：加固柱的破坏为弯曲破坏,构件的承载力、延性和耗能能力显著改善,对高轴压比低强混凝土柱的加固效果最好;在相同侧向约束应力下,玄武岩纤维布和碳纤维布加固柱承载力相近,但玄武岩纤维布加固柱延性和耗能能力更高.基于试验数据进行回归分析,提出了更广泛轴压比和混凝土强度范围下加固圆柱的峰值荷载和位移延性系数计算式.     

混凝土帆布和碳纤维布联合约束圆形截面混凝土短柱轴压性能研究

为研究混凝土帆布(CC)与碳纤维(CFRP)布联合约束工作机理,以CC、CFRP布层数、混凝土强度等级及试件尺寸为变量,设计了7个圆形截面素混凝土短柱,对其施加单调轴压荷载。由试验现象及荷载-位移曲线可知,CC与CFRP布可协同工作;相较于未约束或CFRP布与单独约束短柱,CC与CFRP布联合约束短柱承载力及延性提高幅度较大。通过对核心区混凝土、CC层及CFRP布层受力分析,计算得到其弹性理论围压,结合未约束构件混凝土强度,建立联合约束约束混凝土强度与围压函数关系。引入CC与CFRP布约束特征值λ以表征联合约束对核心区混凝土约束程度,建立基于单因素约束特征值λ的联合约束约束混凝土强度函数关系f(λ)。与已有试验数据进行对比表明,函数关系f(λ)具备一定的可靠性。     

FRP约束木柱轴心抗压性能的弹塑性分析方法

进行了FRP(环向)约束木柱的轴心抗压性能试验,结果表明,FRP约束木柱可提高木柱的抗压承载力,改善木柱的延性,使木柱轴向极限抗压强度提高达15%左右.在Tsai-Wu强度准则的基础上,建立了三向受压木柱的屈服准则及屈服发展方程.根据内力平衡和应变相容的原理,提出了FRP约束木柱在轴心受压时的增量应力-应变计算模型;根据FRP约束木柱受压破坏机理,即达极限应力时,FRP中的拉应变远小于其极限拉应变,提出了FRP约束木柱在极限抗压强度时的应力-应变计算公式,并将之作为计算模型程序运算的结束条件;极限抗压强度之后的FRP约束木柱应力-应变曲线接近水平线,可近似为理想塑性.试验结果表明,所建计算模型精度较好.     

混杂FRP复合材料性能及其加固腐蚀RC梁弯曲性能研究

在混杂FRP(Fiber Reinforced Polymer)复合材料单轴拉伸性能研究的基础上,通过对四根腐蚀混凝土梁的弯曲试验,研究了碳/芳纶/玻璃三种纤维层间混杂布对腐蚀混凝土梁弯曲性能的影响。结果表明:(1)混杂FRP复合材料均表现出良好的混杂效应,但碳/芳纶/玻璃三种纤维的混杂效应最优,其混杂效应系数达到0.453。(2)碳/芳纶/玻璃层间混杂纤维布加固腐蚀梁的开裂、屈服、峰值、极限荷载相比未加固腐蚀梁分别提高了14%、60%、98%和91%,而位移延性系数仅降低11%,表明混杂纤维布可显著改善腐蚀混凝土梁的弯曲性能,这将为混杂FRP复合材料加固腐蚀混凝土结构性能评估与加固设计提供参考。     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。