FRP-ECC加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

桥梁、房屋服役时间过长,通过加固的方式可以提高建筑使用寿命。文中使用FRP-ECC复合材料对钢筋混凝土梁进行加固,通过有限元分析未加固梁和FRP的配筋率为0.94%、1.41%的加固梁,有限元分析结果与试验结果吻合较好,验证有限元模型准确性。拓展0%、1.67%、1.88%和2.51%FRP配筋率的加固效果。得到FRP-ECC加固梁的屈服荷载与极限荷载以及相应位移。FRP-ECC复合材料加固效果要明显优于仅使用ECC材料加固,FRP-ECC加固梁屈服荷载比控制梁提高18.4%～27.7%,FRP配筋率对屈服荷载影响不明显。FRP-ECC加固梁的极限抗弯承载力比控制梁提高27.4%～59.6%,FRP配筋率为1.41%、1.67%、1.88%和2.51%加固梁极限抗弯承载力比FRP配筋率为0.91%加固梁分别提高7.5%、13.3%、19.0%和25.2%。提出FRP-ECC加固梁抗弯承载力计算方法,与有限元模拟结果相差-5.0%～0.2%,可为FRP-ECC加固结构工程应用提供参考。     

嵌入式FRP筋加固梁抗弯承载力分析

通过两点静力荷载作用下3根表层嵌贴FRP筋加固的钢筋混凝土T形损伤梁的试验,研究了嵌入式FRP筋加固梁的破坏特征和受力性能。分析了FRP筋表面特征和FRP筋材料种类对加固梁破坏模式、极限承载力、刚度等方面的影响。试验结果表明:嵌入式FRP筋加固方法能显著提高梁的屈服荷载和极限承载力;加固量一定时,带肋CFRP筋加固梁的极限承载力最高,光圆GFRP筋加固梁的极限承载力最低。在试验研究的基础上,建立了剥离破坏模式下嵌入式FRP筋加固梁的抗弯承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

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。     

纤维增强复材加固损伤混凝土梁抗弯性能的有限元分析

主要研究了FRP网格加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能。研究中设计单根对照梁进行了四点弯曲试验,基于试验数据,利用ABAQUS建立并验证用于分析FRP网格加固效果的有限元模型。以FRP网格间距和FRP-混凝土界面处理为变量,通过有限元参数化分析,得到了加固参数对其加固效果的影响规律。研究结果表明:FRP网格非常有效地提升了损伤梁的承载力,梁的极限荷载提升了27.4%～43.4%。加固后梁的整体刚度提升比较大,屈服时的挠度略微减小,破坏时的挠度几乎没有变化。对于锚固情况不同的梁,无锚固梁的极限荷载高于锚固梁约10%。     

FRP加固木梁的受弯性能研究

为考察纤维增强复合材料(fiber reinforced plastics/polymer,FRP)对木梁的加固效果,对比分析了6根普通木梁和21根FRP(包括CFRP和GFRP)加固木梁的极限荷载与抗弯刚度等结构性能,并探讨了构件的破坏形态与破坏机理. 结果表明:FRP可避免或延缓木梁的受拉脆性破坏,降低木材缺陷对其受弯性能的影响,充分利用木材的抗压强度并显著提高构件的刚度和延性性能;当配筋率为0.37%～1.13%时,FRP加固木梁比未加固木梁的极限承载力提高了17.7%～77.3%. 基于极限应变分析方法,提出了构件极限承载力的计算公式,经国外试验结果初步验证后发现,该计算公式简便且结果精度较高.     

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。     

复材网格-UHTCC复合增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

文中进行7根复材（FRP）网格增强超高韧性纤维水泥基（UHTCC）复合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验,将FRP网格类型、FRP网格增强率、FRP-UHTCC复合层黏结长度作为试验变量,分析各变量对FRP-UHTCC复合增强混凝土梁弯曲性能的影响。在试验研究的基础上,给出FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力计算方法。试验结果表明,FRP-UHTCC复合层与混凝土间没有发生相对滑移现象,可以有效抑制加固层端部剥离破坏,加固梁的破坏模式为FRP网格中纵向纤维筋被拉断破坏。BFRP格栅与UHTCC黏结基体没有发生脱黏现象,优于BFRP编织网与UHTCC的黏结效果。随着FRP网格增强率的增大,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、屈服和极限荷载最大提高幅度分别为97%、35%和33%。计算结果表明,预测值与试验值吻合较好,可以有效地预测FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力。     

钢筋超高性能纤维混凝土梁抗弯性能研究

通过8根采用自密实和常温标准养护制成的试验梁的静力加载试验,研究不同配筋率受弯构件的抗弯性能。试验结果表明:与相同基体强度和配筋率的钢筋混凝土梁相比,加入钢纤维后梁的极限承载力提高约13%,位移延性系数提高158%;加入钢纤维后梁的初裂荷载、裂缝宽度为0.1 mm时的荷载值占极限荷载的比例较对比梁大幅度提高,但裂缝宽度为0.2 mm时的荷载值与对比梁差别不大;随着钢筋配筋率的提高,试验梁极限承载力会相应的提高,相对于配筋率为0.86%的梁,配筋率分别为1.52%、2.38%时,梁的抗弯承载力分别提高72%、113%;参照CECS 38∶2004《纤维混凝土结构设计规程》,提出了钢筋超高性能纤维混凝土受弯构件正截面抗弯承载力计算方法,计算结果与试验结果吻合较好。     

纤维复合物加固钢筋混凝土梁抗弯承载力及参数分析

对 12根GFRP加固的钢筋混凝土梁的试验结果进行了抗弯承载力分析 ,并在此基础上对影响抗弯承载力的因素进行了分析。分析结果表明 ,FRP加固量、弹性模量、抗拉强度、钢筋屈服强度、配筋率及梁底初始拉应变对抗弯承载力有明显影响 ,而混凝土强度对抗弯承载力的影响并不显著。     

CFRP板嵌入式加固钢筋混凝土梁试验研究

对CFRP板嵌入式加固钢筋混凝土梁进行静力受弯试验研究,分析板条宽度,配筋率,嵌贴长度对开裂荷载,屈服荷载,极限荷载,曲率延性以及构件刚度的影响。试验结果表明:在保证足够CFRP板嵌贴长度条件下,随着加固量的增加,梁的抗弯承载力和刚度明显提高;加固梁与对比梁相比,曲率延性降低。     

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。     

FRP筋混凝土梁正截面极限抗弯承载力的性能研究

利用FRP筋混凝土粱截面的平衡条件和变形协调条件．给出梁的平衡配筋率;分析FRP筋混凝土梁三种破坏模式,即受压破坏、受拉破坏和平衡破坏的特性;研究FRP筋混凝土梁配筋率对其正截面极限抗弯承载力的影响,并给出其影响系数。研究表明：配筋率在一定范围内,抗弯承载力随着配筋率的增大而增大;根据配筋率的不同,探讨FRP筋混凝土梁正截面极限抗弯承栽力的计算方法,建立与之相应的计算公式,并将计算结果与国内外文献中的部分试验结果相比较,且两者吻合较好。     

聚丙烯纤维砂浆钢筋网加固受弯RC梁界限加固配筋率研究

通过4根聚丙烯纤维砂浆钢筋网加固受弯足尺RC梁的二次受力试验,研究加固梁不同破坏特征和界限配筋率情况。试验表明:加固配筋率对加固梁的受弯承载力和变形性能有较大的影响,改变加固配筋率,加固梁分别呈现出受弯适筋破坏、界限破坏和超筋剥离破坏的特征。适筋破坏时,加固梁的屈服荷载和极限荷载提高幅度随加固配筋率的提高而增大;剥离破坏时,极限荷载提高幅度随加固配筋率的提高反而下降,加固梁的变形能力也显著下降。在试验和分析的基础上,给出了加固梁界限配筋率的确定方法。     

FRP横向加固木柱轴心受压性能计算

在各向异性弹性力学的基础上,根据Tsai-Wu强度准则建立加固木柱屈服荷载和屈服应变的计算公式,进行15根FRP加固木柱的轴心抗压性能试验,详细探讨受载后试件的工作机理和破坏模式。试验结果表明,FRP横向加固木柱可提高木柱的抗压承载力,改善木柱的延性;三层GFRP可提高木柱承载力和峰值应变分别达21.82%和94.95%;加固木柱达到极限荷载时,横向加固层没有出现拉断现象,其横向应变并未达到横向加固层的极限应变,仅为FRP极限拉应变的10%左右。通过分析峰值应变比和约束刚度比的关系,提出加固木柱极限承载力和峰值应变的计算公式。经比较,计算值和试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土梁加固时的既有荷载对其抗弯性能的影响

模拟实际构件的加固及受力过程,对梁在承受不同荷载作用时外贴CFRP加固进行了抗弯试验和理论分析。试件包括16根外贴CFRP加固梁和2根对比梁。试验参数为:纵筋配筋率、CFRP加固量、粘贴纤维布时持载大小。论文对持载的大小对梁的抗弯性能的影响进行了详细的分析。试验和分析结果表明:采用CFRP加固的钢筋混凝土梁的刚度较普通钢筋混凝土梁的刚度都有明显提高,纤维布对以抗弯为主的构件具有增强刚度、控制挠度的作用。纤维加固时梁所持荷载的大小,对梁的刚度有较大影响,特别是对屈服阶段的刚度影响较大;但对梁的屈服荷载及极限承载力影响较小,可以忽略其影响。论文的试验现象及分析结果都有新颖之处,对相应规范的编制及工程应用有较高的参考价值。     

EB-FRP及HB-FRP加固预裂RC梁对比试验研究

为验证FRP螺栓加固新技术的合理性,结合现役钢筋混凝土桥梁带裂缝工作的特点,采用表面粘贴FRP（EB-FRP）加固技术和FRP螺栓混合加固技术（HB-FRP）,分别对不同预裂度的钢筋混凝土简支梁进行抗弯加固,通过两点对称加载抗弯试验研究加固预裂梁的受力特性和破坏模式,分析裂缝分布对加固预裂梁的剥离荷载及FRP材料利用率的影响。试验结果表明,与表面粘贴FRP加固技术相比较,采用FRP螺栓混合加固的预裂梁,抗弯极限承载能力提高30%～44%,加固后结构的破坏表现为明显的延性,改善了FRP脆性剥离破坏模式;另外,钢筋混凝土梁裂缝对FRP的剥离荷载、FRP材料的利用率及梁的破坏模式影响显著。     

碳纤维布加固T形梁抗弯试验及有限元分析

本文在碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁抗弯试验的基础上,应用有限元方法对其进行了力学性能分析,并与试验结果进行了对比。结果表明：碳纤维布加固后,梁的屈服荷载和极限荷载均有所增长,特别是梁的极限荷载提高效果显著。     

外贴碳纤维布加固混凝土梁断裂特性的试验研究

通过对5根矩形截面钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究,分析外贴碳纤维布对不同配筋率、剪跨比和预裂混凝土梁的破坏形态、刚度变化、极限承载力、变形能力和裂缝开展情况的影响。试验结果表明,外贴碳纤维布可以明显提高钢筋混凝土梁的极限承载力和变形能力,延缓混凝土裂缝的发展,并使得加固梁的整体刚度显著提高,加固效果明显。对于预裂加固梁,外贴碳纤维布加固后其抗弯承载力和延性均有所降低。试验梁的原始配筋率越大,加固后梁的抗弯承载力提高的越明显,而且其变形能力也显著提高;同时,试验梁的剪跨比越小,预裂加固后承载力提高越明显,但延性却有所降低。最后对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面承载力进行理论分析和推导,建立实用的理论计算公式,理论计算结果与试验结果符合较好。     

高强钢绞线网加固RC梁抗弯性能的数值分析

以河北沧州某大桥加固工程为背景,在高强不锈钢绞线网-渗透性聚合物砂浆加固的T形钢筋混凝土梁抗弯试验研究基础上,采用有限元程序对其进行数值分析,研究混凝土强度、原梁纵筋配筋率、钢绞线用量、二次受力等因素对加固性能的影响。分析结果表明:加固构件屈服承载力、极限承载力和屈服挠度随混凝土强度、原梁纵筋配筋率、高强钢绞线用量的提高而有所增长,但极限挠度有所降低,构件延性变差;二次受力加固构件以首次受荷发生屈服为界限,未屈服构件受持载程度影响不大,而屈服构件随持载程度增大,力学性能得到较大提升;加固构件最终破坏的模式受纵筋配筋率、钢绞线用量、混凝土强度等因素的影响而有所区别。     

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%。