碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的抗震性能试验研究

本文对碳纤维布加固的钢筋混凝土短柱的抗震性能进行了试验研究。探讨了轴压比、碳纤维布用量、配箍率和加载顺序等对碳纤维布加固的钢筋混凝土短柱的破坏机理、受力性能及抗震性能的影响。试验结果表明,碳纤维布加固的钢筋混凝土短柱具有很好的延性,能有效提高钢筋混凝土短柱的抗震性能;先施加轴力后进行碳纤维布加固的加载顺序,会降低碳纤维布对柱的约束作用,一定程度上影响对柱的抗剪能力的提高。在此基础上,提出了碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的受剪承载力计算公式,可供工程设计和进一步研究参考。     

碳纤维加固混凝土柱二次受力抗剪性能有限元分析(Ⅰ)

采用碳纤维环向缠绕加固抗剪承载力不足的柱子,由于加固前多数柱子不能进行卸载,在轴向力存在的情况下加固(以下称为二次受力),使加固后的碳纤维应力滞后于先加固后加轴向力的柱子,本文研究二次受力对碳纤维加固柱的性能影响。完成12组碳纤维加固柱单调加载抗剪性能ANSYS有限元分析,每组包括对比柱的非二次受力柱、二次受力柱,并将有限元模拟结果与试验结果对比,验证有限元模拟结果的正确性;考察剪跨比、轴压比两因素在二次受力时,对碳纤维加固柱抗剪承载力提高、碳纤维应力、位移延性率等方面的影响,推导出二次受力对碳纤维约束混凝土强度的影响公式及考虑二次受力影响加固柱抗剪承载力理论计算公式,并简要地讨论了进一步工作的方向。     

碳纤维加固混凝土柱二次受力抗剪性能有限元分析(Ⅱ)

采用碳纤维环向缠绕加固抗剪承载力不足的柱子,由于加固前多数柱子不能进行卸载,在轴向力存在的情况下加固(以下称为二次受力),使加固后碳纤维应力滞后于先加固后加轴向力的柱子,本文研究二次受力对碳纤维加固柱的性能影响。完成12组碳纤维加固柱单调加载抗剪性能ANSYS有限元分析,每组包括对比柱,非二次受力柱、二次受力柱,并将有限元模拟结果与试验结果对比,验证有限元模拟结果的正确性;考察剪跨比、轴压比两因素在二次受力时对碳纤维加固柱抗剪承载力提高、碳纤维应力、位移延性率等方面的影响,推导出二次受力对碳纤维约束混凝土强度的影响公式及考虑二次受力影响加固柱抗剪承载力理论计算公式,并简要地讨论了进一步工作的方向。     

外包钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土偏压柱试验研究

通过14根被加固钢筋混凝土柱的偏心受压试验,研究了碳纤维布和角钢以及两者复合加固后混凝土柱的破坏特征、受力性能和破坏机理。分别对不同含碳纤维布率、含角钢率、长细比和偏心距下被加固混凝土柱的极限承载力、应力-应变关系以及刚度和延性等方面进行了研究和分析。研究结果表明:复合加固混凝土柱充分发挥了碳纤维布和角钢加固混凝土柱的各自优点,并使它们能协调工作、共同作用,获得优良的力学性能,同时复合加固柱的承载力和延性均优于碳纤维布和角钢单一加固柱。长细比越小、偏心距越小、含CFRP率和含角钢率越高,则柱承载力越高,延性提高效果越好。     

碳纤维布加固钢筋混凝土圆柱的试验研究

用碳纤维布加固混凝土结构是一种优点多,效果明显的加固新方法。本文采用碳纤维布,分别对未加载的钢筋混凝土圆柱及加载至开裂的钢筋混凝土圆柱进行加圆,通过试验了研究纤维环箍加固对钢筋混凝土圆柱在轴心受压情况下极限承载力的提高程度,并对碳纤维布加固的混凝土圆柱的受力特点及影响承载力的因素作了分析。     

CFRP加固钢筋混凝土十形柱压弯承载力试验研究

研究碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土十形柱的受力和变形性能,分析碳纤维粘贴量和配筋率对其抗压弯承载力的影响,并且探讨构件截面几何参数、材料强度、材料用量等与十形截面柱抗压弯承载力之间的定量关系。通过相同截面不同配筋量和碳纤维布粘贴量的试件进行单调一次短期加载对比试验,分析各因素对构件承载力和延性等的影响;运用力的平衡和材料的本构关系建立了构件承载力计算的力学模型。得到具有对比性的荷载-柱中挠度、材料应变-荷载的关系曲线并进行分析;得出碳纤维布加固钢筋混凝土十形截面柱正截面抗压弯承载力计算公式。采用碳纤维布加固钢筋混凝土十形截面柱以提高其正截面抗压弯承载力是可行的,十形截面柱加固的承载力计算公式对类似的工程设计问题具有借鉴作用。     

碳纤维布改善钢筋混凝土短柱(λ=1.5)抗震性能的试验研究

本文进行了 4根钢筋混凝土短柱 (λ =1 5 )在周期性反复荷载作用下的试验 ,研究了使用碳纤维布横向包裹钢筋混凝土短柱以提高其延性这种加固方法的有效性。本文研究了碳纤维布横向包裹钢筋混凝土短柱的受力特性 ,分析了碳纤维布抗拉强度对试件抗震性能的影响 ,并对碳纤维布加固钢筋混凝土短柱使其延性提高的机理进行了探讨。试验结果表明 ,横向包裹碳纤维布可显著提高钢筋混凝土短柱的变形性能。     

碳纤维布加固开门洞实心粘土砖墙的试验研究

通过对碳纤维布加固带门洞粘土砖墙在周期性反复荷载作用下受力性能的试验研究,研究了粘贴碳纤维布加固修复带门洞粘土砖墙这种抗震加固方法的有效性和其抗震加固的效果。本文对加固后墙体的破坏形态、变形性能、耗能能力和承载力作了全面的分析,研究了碳纤维布加固带门洞粘土砖墙的受力和变形特性,分析了碳纤维布对开裂砖墙的加固机理,表明碳纤维布用于带门洞粘土砖墙的抗震加固是很有效的。     

碳纤维布加固钢筋混凝土偏心受压柱试验研究

对4根碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱进行了静载试验,研究表明采用横向缠绕碳纤维布对加固后 偏压柱的极限承载力和延性有一定程度的提高。提出了碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱的承载力计算公式 和设计建议,计算值与试验值吻合较好。     

碳纤维布加固木柱轴压性能试验研究

采用CFRP布作为加固材料,对8根木柱进行了轴心抗压试验,分析了木柱加固前后的力学性能,包括木柱的破坏形态、木柱和碳纤维布的荷载-应变关系以及加固柱极限承载力提高情况,并分析了加固柱极限承载力的影响因素。由试验结果可以看出,木柱的破坏形态多样,最容易在有缺陷的部位发生局部破坏;经碳纤维布环箍约束后,木柱抗压强度有明显的提高,提高幅度约在10%~20%之间;木材自身强度、木柱的缺陷、受力方式、碳纤维布间距及碳纤维布层数对加固柱极限承载力均有影响。     

CFRP布包裹加固旧木柱轴压性能试验研究

本文进行了6根CFRP包裹加固旧木柱轴压性能试验研究。试验结果表明,CFRP布环箍加固的侧限约束作用可以提高木柱的强度约10～20%。并显著改善木柱的变形性能。     

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。     

CFRP加固钢管混凝土轴心受压短柱承载力分析

综述了国内外有关CFRP加固钢管混凝土结构的技术与应用的最新进展,对CFRP钢管混凝土的结构组成、受力机理进行了理论分析。利用CFRP抗拉强度高和便于施工操作等优点在既有钢筋、钢管混凝土、钢结构的维修加固方面的广阔应用前景,采用双剪统一强度理论,考虑中间主应力以及CFRP筒对内层钢管混凝土的环向紧箍作用,在厚壁圆筒的统一强度理论解基础上,推导出了CFRP加固钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式。与相关文献资料的试验结果进行了比较,吻合较好,验证了理论公式的正确性和可行性,并且该公式可以退化为圆钢管混凝土轴压短柱极限承载力的表达式,从而进一步验证了统一强度理论对CFRP加固钢管混凝士轴压短柱承载力计算的适用性。该结果为CFRP加固钢管混凝土轴压承载力分析提供了一定的理论依据,对理论研究和工程设计有一定的参考价值。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱的抗震性能

为评估CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱抗震性能的效果,选取1根未锈蚀钢筋混凝土短柱、2根锈蚀钢筋混凝土短柱和4根CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱进行抗震性能试验研究,考察了CFRP加固量、细骨料类型对抗震加固效果的影响情况,建议了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱受剪承载力的实用计算公式。结果表明:钢筋锈蚀会降低短柱的抗震性能,锈蚀钢筋试件的受剪承载力、极限变形能力和累积滞回耗能较未锈蚀钢筋试件分别降低了7.8%、35.5%和42.2%;外包CFRP加固能将锈蚀钢筋试件的受剪承载力提高至未锈蚀钢筋试件的107.1%～109.1%,并显著改善短柱的延性和耗能能力;外包CFRP的层数由1层增至2层时,加固试件的受剪承载力提高较少,且试件达到峰值荷载时,CFRP的最大应变减少;在钢筋锈蚀前后和CFRP加固前后,混凝土短柱无量纲近极限滞回环的滞回规则大体相同。     

钢筋混凝土矩形柱外包CFRP的轴压比限值分析

钢筋混凝土矩形柱外包碳纤维后,其强度和延性均得到提高,但随着偏心距的增大,强度提高幅度逐渐降低,而延性仍较高。本文基于混凝土偏心受压外包CFRP后的受力特性,给出柱截面受压区对应的应力-应变关系,推导出钢筋混凝土矩形柱外包CFRP后的轴压比限值计算公式,文中还给出了工程算例。该方法可以作为轴压比不满足现行规范要求的混凝土柱外包CFRP加固设计参考。     

CFRP-钢管混凝土轴压短柱的力学性能

采用双剪统一强度理论,对CFRP-钢管混凝土轴压短柱进行研究,分析了核心混凝土内摩擦角、中间主应力、钢管厚径比和CFRP粘贴层数对极限承载力的影响,提出了CFRP-钢管混凝土轴压短柱的极限承载力公式。并将理论计算结果与文献资料的试验结果作比较,验证了理论公式的正确性。进一步简化了理论公式,在没有外CFRP筒,且k=4,b=0时,理论公式退化为圆截面钢管混凝土轴压短柱承载力极限平衡法的表达式。该结果为CFRP-钢管混凝土轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据,供工程设计参考。     

CFRP/GFRP复合纤维在混凝土结构加固中的应用

本文介绍了笔者采用 CFRP/ GFRP复合纤维成功加固某商住楼混凝土框架柱的实例 ,经过分析比较 ,采用 CFRP/ GFRP复合纤维加固的方法 ,能很好地克服仅采用 CFRP加固价格昂贵和仅采用 GFRP加固承载力提高不显著的缺点 ,有良好的社会效益和应用前景     

Evaluating the ductility and shear behaviour of carbon fibre reinforced polymer and glass fibre reinforced polymer reinforced concrete columns

Brittle shear failure in short reinforced concrete (RC) columns has been identified as one of the most dangerous failure modes that may cause collapse of bridges, based on research findings and damage reconnaissance of past earthquakes. Using ABAQUS software, the effect of carbon fibre reinforced polymer (CFRP) and glass fibre reinforced polymer (GFRP) on retrofitting of existing circular RC columns, and also enhancing of shear strength have been studied. Five types of concrete columns were studied in the ‘as built’ condition to investigate the shear failure mode of columns. These columns were assessed again after being retrofitted by using CFRP and GFRP. Based on findings of this research, the effect of CFRP jackets on improving the shear behaviour of column is more than that of GFRP jackets, while GFRP jackets are more effective than CFRP jackets, regarding their contribution in increasing the column ductility. Therefore, these FRP composites can be utilized in different conditions, according to column demand for increasing the ductility or shear strength. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

CFRP-方钢管混凝土轴压短柱承载力分析

采用统一强度理论对CFRP-方钢管混凝土轴压短柱进行受力分析,并引入等效应力系数、混凝土强度折减系数和等效约束折减系数,将CFRP-方钢管混凝土转化为CFRP-圆钢管混凝土,进而建立了CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力计算公式。将所得理论公式的计算结果与文献资料数据进行对比,验证了该公式的正确性,并进行了影响因素分析。结果表明:随材料拉压比、统一强度理论参数和CFRP厚度的增加,CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力不断增大,但CFRP的约束效率却随其厚度的增加在减小;所得结论可为CFRP-方钢管混凝土轴压短柱的设计、施工及推广提供一定的理论依据。     

Punching shear strength of interior slab–column connections strengthened with carbon fiber reinforced polymer sheets

In this paper, punching shear strengthening of flat slabs using Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) sheets is studied. Fifteen specimens of reinforced concrete slabs were tested. Thirteen of them were strengthened by CFRP sheets and two specimens were kept as control specimens. Four of these strengthened specimens were tested under cyclic vertical loading. The width of CFRP sheets varied in different specimens. The CFRP sheets were located at the tension side of the slabs in two perpendicular directions. Vertical load was applied downward through a column stub using a hydraulic Jack. In all specimens, no rupture of CFRP sheets was observed. The test results showed that the use of CFRP sheet, in addition to steel reinforcing bars, as flexural reinforcement improves the punching shear strength of slabs. This improvement can be significant for the slabs made of high strength concrete and low steel reinforcement ratio. However, the improvement of punching shear strength due to FRP strengthening reduced under cyclic vertical loading. The test results were compared with the equations proposed by ACI 318 and BS 8110 Codes. The ACI Code underestimates the punching shear strength of slabs and this underestimation becomes more pronounced with the increase in the flexural reinforcement. The BS 8110 Code appropriately accounts for the effect of flexural reinforcement on punching shear strength of slabs. However, for the strengthened slabs, an equivalent reinforcement ratio should be used to include the effect of both steel and CFRP flexural reinforcement.