碳纤维布加固混凝土构件正截面受弯承载力分析

根据碳纤维布加固钢筋混凝土构件受弯性能的试验研究 ,对受弯破坏形态、极限状态和设计要求进行了讨论。利用基于平截面假定的正截面受弯承载力的计算理论 ,分析了配筋率、加固量及二次受力等因素的影响。在此基础上提出了正截面受弯承载力的实用计算方法 ,计算结果与试验结果吻合较好 ,并具有一定的可靠性 ,可供设计参考。     

钢丝网复合砂浆加固RC梁二次受力受弯试验研究

本文对用钢丝网复合砂浆薄层加固的二次受力钢筋混凝土梁进行了正截面受弯试验研究。通过对加固形式为U形三面加固的5根钢筋混凝土加固梁和1根未加固的对比梁的二次受力正截面受弯试验,研究了这种加固技术对二次受力钢筋混凝土梁受弯承载力的影响和作用。试验中测量了构件加固后的开裂荷载、极限荷载、钢筋应变和钢丝网应变,对比了加固与未加固构件的裂缝开展情况、跨中挠度以及极限荷载,并研究了用钢丝网复合砂浆薄层加固的梁在二次受力情况下可能产生的破坏形式等。试验结果表明,钢丝网复合砂浆薄层可以明显地提高二次受力钢筋混凝土梁的受弯承载力,提高抗裂性能,增强构件的刚度。在平截面假定的基础上求出试件的极限承载力,与试验结果吻合较好。     

CFRP在某办公大楼加固与改造工程中的应用

阐述了碳纤维复合材料（CFRP）加固技术应用于某办公楼＂超载＂构件加固的设计原理,采用考虑二次受力的正截面受弯承载力计算方法,加强构造措施,提出了合理的配布面积要求,有效地避免构件发生粘结剥离破坏。实践证明该工程使用效果良好,表明了碳纤维材料加固技术的良好前景。     

碳纤维复合材料加固混凝土受弯构件的正截面计算方法

根据试验研究和工程实践,提出碳纤维复合材料加固混凝±受弯构件的正截面计算公式,公式中考虑了原构件因初始受荷影响,造成碳纤维复合材料应变滞后,提出二次受力影响系数。根据构件受力后碳纤维强度实际贡献情况,提出碳纤维预成型板或碳纤维织物的强度利用系数。这两个系数即真实反应了加固构件受力工作情况,又简化了计算方法。     

钢纤维混凝土受弯构件正截面受力全过程分析的统一方法

根据高等钢筋混凝土结构理论,研究了钢纤维增强钢筋混凝土受弯构件的正截面受力全过程分析方法,利用钢纤维混凝土层厚这一参数,提出了适用于普通钢筋混凝土受弯构件、钢筋钢纤维增强部分混凝土受弯构件和钢筋全截面钢纤维混凝土受弯构件的统一的分析方法,并编制了统一的全过程分析计算程序。     

碳纤维板加固钢筋混凝土梁的抗弯试验和理论研究

对4根碳纤维板加固的足尺钢筋混凝土梁进行了受弯性能试验研究。试验结果表明,该加固措施有效地提高了梁的受弯极限承载力,较好地约束裂缝的发展,具有良好的加固效果。在试验研究和理论分析的基础上,对碳纤维板加固的钢筋混凝土梁受弯承载力、刚度和裂缝宽度计算方法进行了分析,提出了在不同受力阶段加固后梁的正截面受弯承载力、刚度计算公式和最大弯曲裂缝宽度计算公式。计算结果表明,理论计算结果与试验值吻合较好,可以满足实际工程设计的需要。     

改性竹筋混凝土受弯构件力学性能试验研究

针对竹筋混凝土结构存在的问题,提出了多种对竹筋的改性方法。在此基础上,对12根采用不同配筋和不同改性方法的受弯构件(11根竹筋混凝土梁和1根钢筋混凝土梁)进行了试验研究,分析了不同改性方法和不同配筋率竹筋混凝土受弯构件的力学性能、破坏形态及其影响因素。研究结果表明:竹筋能有效提高混凝土受弯构件的承载能力;经过适当方法改性后的竹筋能确保竹筋和混凝土之间的有效粘结,其正截面强度计算可以采用平截面假定;竹筋混凝土受弯构件的破坏均为脆性破坏,其破坏形态与其截面配筋率有关。     

浅析路桥施工中体外索加固的方法

随着我国桥梁建设的快速发展,本文作者结合实例分析了体外索加固桥梁受弯构件时,可按偏心构件验算粱的承载力;按无粘结部分预应力混凝土结构,认为截面受弯破坏时,梁内的非预应力钢筋达到屈服,而预应力钢筋达不到极限强度,验算使用阶段的应力及结构的变形;按加劲梁组合结构分别对其受力和使用性能进行分析。     

粘钢加固梁粘结锚固性能的试验研究及建议

通过对１６ 根外部粘钢加固钢筋混凝土梁正截面受弯和斜截面受剪的试验观察,分析研究了粘钢加固梁的破坏特征和粘结锚固性能,试验结果表明：仅具有足够的锚固长度,虽可以保证外贴钢板与构件的共同工作,发挥钢板的强度,但构件的延性较差,钢板与混凝土交接面易产生破坏,导致钢板脱落。由于钢板与构件间不仅存在着切向的剪应力,同时由于构件的弯曲作用,还存在着径向的正应力,因此在粘钢加固设计时,不仅要保证足够的锚固长度,尚应采取附加措施,避免在径向正应力的作用下产生破坏。     

混凝土夹芯板正截面受弯承载力的计算分析

混凝土夹芯板的截面及配筋形式受到限制,且其上层混凝土层很薄,截面中性轴位置的微小变化会引起截面承载力的较大变动,如果采用普通钢筋混凝土构件的计算公式对其进行正截面受弯承载力的计算,结果会偏于不安全。利用MATLAB编程软件依据钢筋混凝土结构分析理论编写了计算机程序,对混凝土夹芯板受弯构件进行了正截面受力全过程的计算分析。提出求解混凝土夹芯板受弯构件截面受压区高度的方法以及正截面受弯承载力的计算公式。     

铝合金筋加固混凝土梁界面黏结性能与剥离承载力研究

通过试验研究与有限元模拟计算,分析了铝合金筋嵌入式加固混凝土梁的破坏模式和承载能力,对比了不同的剥离承载力计算模型,获得了铝合金筋应力和应变以及界面黏结应力沿梁跨度方向的分布曲线,推导出界面黏结-滑移关系和剥离承载力计算公式。结果表明:铝合金筋加固混凝土梁界面剥离破坏模式分为界面剥离破坏和混凝土保护层剥离破坏,混凝土梁加固后,抗弯性能和变形性能均得到改善; 界面剥离破坏是由跨中弯曲裂缝引起的局部界面黏结失效,最终延伸至加固筋一端从而造成加固筋剥离; 混凝土保护层剥离破坏是由于加固筋端部应力集中,造成周围混凝土保护层发生剥离脱落; 沿着梁的跨中至梁端方向,铝合金筋的应力和应变逐渐降低,界面黏结应力先增大后减小且应力最大值随荷载的增加而增加; 铝合金-结构胶界面和结构胶-混凝土界面的黏结-滑移关系曲线可分为4个阶段,即弹性阶段、弹性软化阶段、弹性软化剥离阶段和软化剥离阶段; 建议的计算模型可以较准确地预测铝合金筋加固混凝土梁的剥离承载力。     

GFRP筋地下连续墙混凝土板受弯性能试验研究及有限元分析

为了解GFRP筋地下连续墙的受弯性能,通过GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的对比受弯试验,分析了两者的受力-变形过程和破坏形态,对比了两者的挠度、开裂荷载、极限荷载以及混凝土应变。结果表明：GFRP筋混凝土板的受力-变形曲线大致可划分为开裂前和开裂后两个阶段,其破坏表现为脆性;混凝土开裂前两种板的截面应变变化规律均基本符合平截面假定,但开裂后GFRP筋混凝土板的挠度增长速率远大于钢筋混凝土板,且该速率基本不变;两种板的开裂荷载较为接近,而GFRP筋混凝土板的极限荷载为钢筋混凝土板的1.2倍。在试验基础上,建立了GFRP筋混凝土板的有限元模型,通过参数分析表明,GFRP筋混凝土板的抗弯刚度在开裂后随配筋率的增大而增大。图13表6参8     

钢管初应力对钢管混凝土构件轴压刚度和抗弯刚度的影响

钢管混凝土轴压刚度和抗弯刚度是对钢管混凝土结构进行抗震分析的重要指标。利用数值方法计算了考虑钢管初应力影响时的钢管混凝土轴压构件和纯弯构件荷载 -变形关系曲线 ,分析了初应力系数、截面含钢率、钢材和混凝土的强度等因素的影响规律。最后推导了考虑钢管初应力影响时钢管混凝土构件弹性抗弯刚度简化计算公式     

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。     

CFRP加固工字钢梁的结构性能和失效分析

针对碳纤维加固聚合物(CFRP)失效分析和CFRP加固工字钢梁的结构性能进行了试验和数值模拟。了解CFRP的失效模式有助于防止和减缓结构破坏。对1根未加固梁和12根使用不同类型、尺寸CFRP条带加固的梁进行了试验和数值模拟。试验采用静态逐步加载的四点弯曲法,并利用ANSYS软件对试样进行3D建模和非线性分析。结果显示,用于工字钢梁加固的CFRP失效模式包括:集中荷载处开裂(BS)、集中荷载处脱粘(BD)、端部分层(EDL)以及端部脱粘(ED)。CFRP失效模式的产生和发展取决于强化进度。研究发现,不同加固规格的CFRP加固钢梁的结构性能不同。     

圆钢管约束钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

进行了3个剪跨比为1.5的圆钢管约束钢筋混凝土短柱和1个钢筋混凝土对比试件的拟静力试验研究,试验中的主要参数为轴压比(0.35,0.45和0.55)。试验结果表明：钢筋混凝土短柱的破坏模式为剪切破坏,延性和变形能力很差;圆钢管约束钢筋混凝土短柱的破坏模式为弯曲破坏,延性和变形能力优越。外包钢管对核心混凝土的约束作用限制了核心混凝土的受剪开裂,改变了钢筋混凝土短柱的破坏模式,显著提高了钢筋混凝土短柱的受剪承载力、延性、变形能力和耗能性能。随轴压比的提高,圆钢管约束钢筋混凝土短柱的水平承载力提高,延性系数降低,但轴压比对圆钢管约束钢筋混凝土短柱的极限变形能力无明显影响。对钢管的弹塑性应力分析结果表明：水平荷载施加过程中,钢管并未受剪屈服。根据试验结果建立了圆钢管约束钢筋混凝土短柱的荷载-位移恢复力模型,提出了设计建议,可为工程实践提供参考。图10表2参12     

Experimental study and numerical analysis on mechanical behavior of T-shape stiffened orthotropic steel-concrete composite bridge decks

A new-type of orthotropic steel-concrete composite bridge deck system was developed, by casting the concrete overlay on the top of the orthotropic steel deck ribbed with T-shape steel members. To study its mechanical behavior (in terms of failure mode, load-deflection relationship, concrete crack initiation and propagation, strength, stiffness and so on), two new-type orthotropic steel-concrete composite bridge decks with different section dimensions were experimentally investigated and two reference decks (reinforced concrete deck and orthotropic steel deck) were also involved in the research for comparison. For the two new-type orthotropic steel-concrete composite decks, the average value of ultimate loads per width is 885.7kN, which is 2.35 and 1.61 times of that of the concrete and steel reference decks with almost the same section height. Experimental results proved that the composite deck can effectively control the crack initiation and propagation in the concrete and postpone the yielding of the steel bars and steel plates, due to the composite action between the concrete overlay and the underlying steel plate. Furthermore, the Finite Element (FE) model of the orthotropic steel-concrete composite deck was developed and validated by test results. A parametric study is conducted regarding to the stiffness of shear studs. With the validated FE model, stress distribution in the underlying steel plate and T-shape stiffeners and development of concrete cracking in the concrete overlay were characterized at different load levels.     

GFRP筋钢纤维高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

完成了9根配GFRP筋和1根配钢筋的高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验,观察其破坏过程与破坏形态,分析了纤维掺量、纵筋类型、配筋率及纵筋直径等参数对试件承载能力、弯矩-跨中挠度曲线、裂缝宽度等受弯性能的影响,采用美国ACI 440.1R-15、中国GB 50608—2010和加拿大CSA S806-12、ISIS-M03-07等规范中的建议模型,通过开裂弯矩、承载力、挠度和裂缝宽度等参数评估了各国规范对该类构件的适用性。结果表明：随配筋率的增大,试件破坏模式依次表现为受拉破坏、平衡破坏和受压破坏,受压区破坏面贯穿骨料内部,较为光滑;掺入钢纤维能够有效抑制混凝土裂缝开展,延缓构件刚度退化,使开裂弯矩平均提高51.71%,承载力平均提高22.10%;增大GFRP筋配筋率能够提高构件刚度,但GFRP筋直径变化对试件变形及裂缝宽度无显著影响;GFRP筋梁开裂后刚度退化较配钢筋的对比试件迅速。各国规范计算结果表明：受拉破坏试件承载力计算结果较离散,且均偏于不安全;对于平衡破坏和受压破坏的试件预测结果均偏于保守,有足够安全储备。考虑轻骨料和钢纤维对构件刚度退化规律的影响,修正有效惯性矩并给出建议挠度计算模型,计算结果与试验结果吻合较好。     

碳纤维布加固低强度混凝土梁的抗弯承载力

针对既有历史建筑和中小型桥梁维修改造工程的实际需要,采用梁底粘贴单向碳纤维布的方法对12根低强度等级(混凝土立方体抗压强度低于15MPa)混凝土梁进行加固,并对加固梁进行单调加载试验。结果显示,由于混凝土强度较低,加固梁易发生剥离破坏,纵筋屈服后梁底纤维应变大于梁底混凝土应变,平截面假定无法保持;设置U形压条既能提高加固梁的承载力,又能改善加固梁的变形性能;当加固前梁上持荷值超过未加固梁承载力40%时,加固效果会明显降低。根据试验梁的破坏特征,提出基于拉杆-拱模型的加固梁抗弯承载力的计算方法。理论计算和试验结果比较表明所提方法能够全面考虑纤维剥离、U形压条以及持荷对加固梁抗弯承载力的影响。     

Performance of composite girders strengthened using carbon fibre reinforced polymer laminates

This paper highlights the structural performance of steel–concrete composite girders strengthened using advanced composite laminates. Nonlinear 3-D finite element models have been developed to investigate the flexural behaviour and load carrying capacity of the girders. The composite laminates comprised carbon fibre reinforced polymer (CFRP) plates and sheets as well as steel reinforced polymer (SRP) sheets. The elastic modulus and ultimate tensile strength of the laminates varied from low to high 60–300 GPa and 700–3100 MPa, respectively. The nonlinear material properties of the strengthened composite girder components comprising concrete, structural steel beam, reinforcement bars, adhesive and composite laminates were incorporated in the finite element model. The interfaces between the composite girder components were also considered allowing the contact and bond behaviour to be modelled and the different components to retain its profile during the deformation of the strengthened composite girder. Furthermore, the load-slip characteristic of headed stud shear connectors was incorporated in the finite element models based on previous experimental and numerical investigations conducted by the author. The finite element models have been validated against published tests on composite girders strengthened using different advanced composite laminates and having different cross-section geometries, lengths, layers of laminates with different elastic moduli and ultimate tensile strengths, concrete strengths and structural steel strengths. The load carrying capacity of strengthened composite girders, load–vertical displacement behaviour and failure modes were predicted from the finite element analyses and compared against test results. Parametric studies were conducted to study the effects on the load carrying capacity and structural behaviour of strengthened composite girders owing to the change in the composite laminate elastic modulus, number of laminate layers, concrete strengths and structural steel strengths. The study has shown that the increase in the load carrying capacity and ductility of strengthened composite girders due to the increase in steel beam strength is significant with high strength concrete slab. Also, it has been shown that the increase in concrete strength offers a considerable increase in the initial stiffness of strengthened composite girders, while the increase in structural steel strength offers a considerable increase in the stiffness of strengthened composite girder in the post-yielding stage.