碳纤维布加固钢筋混凝土梁正截面的疲劳性能试验研究

进行了碳纤维布加固钢筋混凝土梁正截面的疲劳荷载试验，分析了材料应力、混凝土弹性模量、跨中挠度和刚度降低系数与荷载循环次数的关系，为碳纤维布加固技术应用于承受疲劳荷载的混凝土构件提供了试验基础和理论依据。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁正截面疲劳设计方法

完成了3个碳纤维布加固钢筋混凝土梁的疲劳试验,2个加固梁的静载试验以及对比试验各1个。疲劳荷载试验表明,用碳纤维加固钢筋混凝土梁正截面有较好的效果,能提高梁的耐疲劳性能,碳纤维的疲劳验算可采用现行规范的方法进行,并提出了相应的设计方法。     

碳纤维布加固钢筋混凝土结构的疲劳性能综述

对碳纤维布复合材料的疲劳性能进行了实验和理论研究,对碳纤维布加固钢筋混凝土的疲劳优点进行了论述,对国内外的成果进行全面的介绍,指出利用碳纤维加固混凝土性能的优越性进行疲劳损伤构件的加固,具有重大的工程实践意义。     

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能试验

完成了粘贴碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳试验。试验结果表明,碳纤维布加固可以明显提高梁的疲劳寿命,减小粱的变形,提高梁的疲劳抗裂性能。因此,粘贴碳纤维布可以较大提高锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能,延长锈蚀钢筋混凝土结构的使用寿命,为碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土结构的长期疲劳性能研究提供了试验依据。     

CFRP加固钢筋混凝土梁的抗剪疲劳试验研究

通过对一组粘贴U型碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪疲劳试验,研究了完好加固梁与损伤加固梁的箍筋和碳纤维布应变随疲劳次数增加的变化情况,不同碳纤维布用量对抗剪加固效果的影响以及斜裂缝的扩展变化状况等。试验表明,钢筋混凝土梁粘贴U型碳纤维布后箍筋应变减小20%~50%,斜裂缝宽度减小35%~45%,且碳纤维布用量越大效果越明显,完好梁加固效果优于损伤梁。粘贴碳纤维布可以明显提高钢筋混凝土梁的抗剪疲劳性能,延长钢筋混凝土结构的使用寿命。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁疲劳试验研究

对钢筋混凝土梁和碳纤维布加固梁进行疲劳试验,试验结果表明,疲劳荷载上下限值是影响疲劳寿命的重要因素,碳纤维布加固后的梁,梁底纵筋的应力幅比未加固梁小,破坏形式更理想。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁弯曲疲劳性能试验研究

目前,对预应力碳纤维布加固梁的疲劳性能研究甚少。通过对7根预应力碳纤维布加固混凝土T形梁弯曲疲劳性能的试验研究,考察了预应力碳纤维布加固量、钢筋配筋率、等幅变幅疲劳以及加固前疲劳损伤对加固梁疲劳性能的影响。试验结果表明,与非预应力碳纤维布加固梁相比,预应力碳纤维布加固后混凝土梁中受拉钢筋应力幅显著降低,混凝土梁疲劳寿命明显延长。     

CFRP加固焊接钢结构的疲劳性能试验研究

由于焊缝自身的缺陷,导致大部分焊接钢结构是由于焊接接头的疲劳断裂而失效。碳纤维增强复合材料(CFRP)加固焊接钢结构应用研究较少,尤其是焊接构件加固之后的疲劳性能的试验和分析。通过试验和计算对比,定量分析对接焊Q345钢板在采用CFRP布加固前后的疲劳性能的改善,并基于BS7608标准,采用有限元软件ANSYS对CFRP布加固焊接Q345钢板进行受力分析,运用S-N曲线预估构件加固后的疲劳寿命。结果表明:CFRP布加固可有效增大焊接钢构件的疲劳寿命;合理修正S-N曲线后,可较准确的预估构件加固后的疲劳寿命。此次研究得到了较准确的结果,对焊接钢构件采用CFRP布加固后疲劳寿命的设计有参考意义。     

焊接、拉挤成型CFRP板与湿法缠绕成型CFRP布加固钢梁疲劳特性对比分析

采用3种不同方法,即焊接、碳纤维复合材料(CFRP)板或湿法缠绕成型CFRP布粘结,对有缺陷的钢梁进行加固,研究加固后钢梁的疲劳性能。选用了2种不同的CFRP材料和2种环氧树脂,对每根梁跨中截面的受拉翼缘进行削切。CFRP板和CFRP布加固钢梁的屈曲模式不同。研究发现,1层CFRP板和环氧树脂加固方法延长的疲劳寿命是单一焊接方法的7倍;4层CFRP布加固梁能够将疲劳寿命延长3倍。根据试验数据的平均值绘制S-N曲线,通过其预测类似CFRP材料加固钢梁的疲劳寿命,使用条形应变仪测定裂纹扩展速率。疲劳荷载作用下CFRP板抵抗裂纹扩展的性能优于CFRP布。最大应力和裂纹扩展速率之间的关系能够用于预测类似CFRP材料加固钢梁的裂纹扩展长度。     

碳纤维布加固钢筋混凝土板受弯性能的研究

为研究碳纤维布对混凝土板受弯性能的影响，。在合理评定碳纤维布力学指标的基础上，通过试验，表明使用碳纤维布提高钢筋混凝土受弯年正截面承载力的方法是有效的，试验板的受弯性能明显改善。     

碳纤维加固锈蚀混凝土梁短期疲劳性能研究

在不同荷载条件下,对8根钢筋混凝土梁进行试验,研究短期疲劳荷载作用下的变形、应力分布以及短期疲劳荷载作用后的力学指标。试验结果和分析表明:疲劳荷载对锈蚀钢筋混凝土梁的影响较大,明显降低试验梁的极限强度和延性;碳纤维加固后的锈蚀混凝土梁的极限承载力明显提高,且在破坏时具有良好的延性,承载力极限值可以提高22%～47%。碳纤维"U"形箍对试验梁的性能影响较大,没有粘贴"U"形箍的碳纤维加固试验梁在后期加载过程中,由于混凝土保护层的突然脱落而发生破坏。采用碳纤维材料加固后的较低锈蚀率的钢筋混凝土梁在经过短期疲劳荷载后依然能够具有良好的力学性能。     

BFRP和CFRP加固受弯混凝土界面疲劳性能试验

以纤维增强复合材料（FRP）片材外贴混凝土受弯构件为研究对象,探讨玄武岩纤维（BFRP）和碳纤维增强复合材料（CFRP）加固混凝土界面疲劳性能。通过实施四点弯曲加载试验,研究了BFRP和CFRP加固混凝土界面疲劳破坏模式、界面疲劳裂缝扩展规律以及构件跨中挠度和FRP应变随加载循环次数的变化规律,并对BFRP和CFRP加固混凝土界面的静载剥离承载力和疲劳寿命进行了分析,给出了BFRP和CFRP加固混凝土界面的疲劳强度。研究结果表明:与BFRP 混凝土界面相比,CFRP 混凝土界面的静载剥离承载力提高了约50%,其疲劳寿命也明显提高;既有疲劳历程对BFRP和CFRP加固混凝土界面的静载剥离承载力影响不大。     

钢板-混凝土组合受弯加固梁疲劳性能试验研究

通过对8根钢板-混凝土组合受弯加固简支梁（以下简称组合加固梁）的等幅疲劳加载试验，研究了组合加固梁在疲劳荷载作用下的寿命及应变变化规律。试验结果表明：组合加固梁的疲劳破坏是由钢板裂纹从栓钉焊趾处开始缓慢扩展直至贯通导致的，与普通钢筋混凝土梁相比，组合加固梁的疲劳破坏具有较好的延性；钢板应力幅对组合加固梁的疲劳性能影响较大，实际设计时应严格控制钢板的应力幅和应力上限，不宜采用高强钢材和较薄的钢板；加固层预应力可有效提高组合加固梁的疲劳性能；按TB 10002.2-2005《铁路桥梁钢结构设计规范》中规定的焊有栓钉的受拉钢板的S-N关系对钢板-混凝土组合加固梁的钢板进行疲劳设计偏于安全。另外，提出了考虑应力水平影响的组合加固梁疲劳寿命的计算方法。图19表6参12     

Prediction of Bending Fatigue Life of Cracked Out-of-Plane Gusset Joint Repaired by CFRP Plates

Carbon fiber reinforced polymer (CFRP), plates bonding repair method is one of the simple repair methods for cracked steel structures. In this study, the influence of width of CFRP plates on bending fatigue life of out-of-plane gusset joint strengthened with CFRP plates was investigated from the experimental and numerical point of view. In the bending fatigue test of cracked out-of-plane gusset joint strengthened with CFRP plates, the effect of width of CFRP plates on crack growth life was clarified experimentally. Namely, it was revealed that the crack growth life becomes larger with increasing the width of CFRP plates. In the numerical approach, the stress intensity factor (SIF) at the surface point of a semi-elliptical surface crack was estimated based on the linear fracture mechanics. Furthermore, the extended fatigue life of cracked out-of-plane gusset joint strengthened with CFRP plates was evaluated by using the estimated SIF at the surface point and the empirical formula of the aspect ratio of semi-elliptical crack. As the results of numerical analysis, the estimated fatigue life of the specimen strengthened with CFRP plates showed the good agreement with the test results.     

新型CFRP抗弯加固方法的试验研究

为了解决外贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固法中加固构件因发生CFRP布剥离而使加固失效的问题,提出了一种新的端部锚固方法,即将CFRP布两端缠绕在铁片上,然后用螺栓把铁片固定于混凝土梁的支座处;对采用该方法加固的钢筋混凝土梁进行了三点弯曲试验。结果表明:这种端部锚固方法可以延缓CFRP布的剥离,即使CFRP布在跨中剥离仍可与梁共同受力,直至CFRP布拉断,从而有效地提高CFRP的利用率;此外,加固梁表现出良好的延性破坏特征。     

复合砂浆钢筋网加固钢筋混凝土梁静力和疲劳性能试验研究

对用高性能水泥复合砂浆钢筋网加固的钢筋混凝土梁进行了正截面受弯静力和等幅疲劳试验研究。通过对加固形式为U形三面加固的8根钢筋混凝土加固梁和2根未加固梁的静载和疲劳试验,研究了这种加固技术对钢筋混凝土梁受弯疲劳性能的影响和作用。试验中对比了加固与未加固构件的裂缝开展、跨中挠度等情况,分析了在疲劳荷载作用下钢筋混凝土加固梁的承载力、疲劳性能和破坏形态等。试验结果表明,加固后试件的疲劳变形有所减小,试件的疲劳抗裂性能也得到较大提高。试验证实,加固施工只要满足简单的操作规程就不会发生剥离破坏。根据试验分析,得到了加固试件在疲劳荷载作用下变形模量、疲劳刚度计算和正截面疲劳强度验算试验回归公式,为这种加固方法的设计提供一定的参考。     

CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝基部剥离界面剪应力分析

CFRP的剥离是抗弯加固钢筋混凝土梁经常会出现一种早期破坏模式,这种破坏主要是由于裂缝基部附近的界面剪应力与正应力所造成.通过8根碳纤维板材抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,主要研究裂缝基部纤维片材发生剥离时的界面剪应力.研究结果表明:在跨中等弯矩区,受拉区垂直裂缝的发生,导致裂缝基部的CFRP与混凝土间产生界面剪应力而剥离,其剪应力分布类似于钢筋与混凝土之间的锚固黏结应力分布,且最大剪应力位置逐步向远离裂缝转移的过程大致与CFRP剥离过程相一致,剪应力最大值与纤维层数、混凝土强度有关.     

FRP片材加固混凝土连续梁试验研究

对用不同类型纤维布加固的11根钢筋混凝土连续梁在不同加载历史条件下进行了破坏试验。试验结果表明,粘贴CFRP布和GFRP布加固后梁的正截面承载力有不同程度的提高,裂缝宽度减小,抗弯刚度有所增强。粘贴纤维布加固的钢筋混凝土梁承载力和加固时的初始应力水平有关,初始应力越高,加固梁的极限承载力就越低。粘贴纤维布后,混凝土梁的延性有一定的降低,相对于碳纤维布加固的钢筋混凝土梁,粘贴玻璃纤维布混凝土梁的延性较好,连续梁支座塑性转动能力较好。     

循环载荷下纤维薄板增强RC梁的疲劳性能研究

通过建立循环载荷下碳纤维薄板(CFL)增强RC梁的累积损伤模型,并与增强梁的疲劳试验结果进行对比,研究增强构件的疲劳性能和损伤、破坏过程。试验发现CFL增强RC梁的疲劳损伤演化历程包括混凝土开裂、CFL与混凝土剥离、钢筋屈服等过程,具有明显的疲劳损伤成核、稳定扩展、失稳扩展三阶段发展规律,根据增强梁的载荷、挠度历程可以得到抗弯刚度演化历程。研究结果表明用CFL增强RC梁的剩余抗弯刚度来度量其疲劳损伤变量具有明确的物理意义,在此基础上建立的疲劳损伤演化方程能够准确模拟CFL增强RC梁的疲劳损伤破坏过程,进一步结合抗弯刚度可预测其剩余疲劳寿命。