纤维复合材料布加固混凝土梁受剪性能的试验研究

本文介绍了8根GFRP布、1根CFRP布加固混凝土梁以及1根未加固对比梁的受剪试验,研究了FRP布受剪加固形式、加固量、剪跨比、FRP材料类型等对受剪性能的影响,着重研究了U型FRP布受剪加固的剥离破坏性能和承载力。根据FRP布应变的试验实测结果,分析了剥离破坏时FRP布的有效发挥程度及其对受剪承载力的贡献,提出了U形FRP布受剪加固混凝土梁剥离承载力的计算公式。     

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。     

粘贴不同FRP布加固预制空心板的试验研究和计算分析

预应力混凝土空心板老化损伤或使用荷载增加均可能导致其受弯承载力不能满足要求,影响结构的正常安全使用。本文共进行了10块粘贴不同FRP布加固预制空心板的对比试验研究,其中3块为对比试件(CS1~CS3),2块为粘贴不同宽度GFRP布加固试件(S1、S11),3块为粘贴不同宽度和厚度CFRP布加固试件(S2、S3、S10),2块为粘贴不同层数BFRP布加固试件(S12、S13)。研究结果表明,粘贴不同类型FRP布加固预制空心板的极限荷载明显提高21%~119%,平均提高67%;极限位移显著增加60%~135%,平均提高100%。加固试件跨中截面应变随荷载增加仍基本符合平截面假定。随着FRP布宽度和厚度增加,相同荷载作用下加固试件受拉边缘中心FRP布的拉应变有所降低。粘贴FRP布加固预制空心板的理论计算和有限元分析结果均与试验值吻合较好,满足工程精度要求。根据所提出的设计公式,可进行粘贴FRP布加固预制空心板的设计,且易于施工。     

预应力纤维增强复合材料加固钢管锚具的受力性能及设计方法研究

纤维增强复合材料(FRP)应用于预应力加固钢管线工程,其预应力施加与锚固是急需解决的重要问题,因此对FRP布预应力装置进行专门研究很有必要。基于FRP加固金属管线的力学性能,研制了新型的FRP布预应力张拉锚固一体式锚具,并进行了预应力张拉与锚固性能试验。结果表明:旋转锚杆可张拉纤维布,螺栓固定能有效锚固。同时,测试FRP布加固钢管预应力性能参数,分析预应力FRP布的应变分布规律。     

预应力C/G布加固梁的质量控制

与传统的粘钢加固相比,粘贴FRP加固技术有着明显的优势:FRP具有良好的比强度、比模量、良好的耐热性,耐腐蚀性强。粘贴FRP加固混凝土结构的施工工艺简单且快捷,不影响结构外观和尺寸,粘贴对交通干扰小。文中研究了预应力混杂C/G纤维布加固需使用专门设计的张拉锚固装置,该装置的特点是先锚固后张拉,具有操作简单、预应力损失小等特点,张拉时通过采集纤维布应变片读数并获得张拉预应变。文中研究的预应力C/G布加固RC梁的加固质量控制方法可望用于实际工程。     

基于内聚力模型的FRP布加固混凝土梁柱子结构受力性能分析

FRP-混凝土界面力学性能是影响FRP加固结构承载力的重要因素。建立了可模拟FRP布加固结构黏结界面非线性软化力学行为的双线性内聚力单元,考虑混凝土与钢筋的材料非线性,进行了FRP布加固混凝土梁柱结构静力加载全过程有限元分析。分析了FRP布及黏结界面的应力变化、界面与结构破坏机制以及结构的承载力,与试验以及不考虑界面黏结滑移的有限元分析结果进行了比较,以验证方法的合理性,并提出了改进FRP环形箍布置方式。有限元分析结果表明：FRP布的拉应力、黏结界面应力与损伤变量等呈现节点区域大、跨中小的分布特点,剥离破坏随加载过程由节点域向跨中扩展,混凝土开裂后,FRP布与钢筋共同构成了悬链线机制;有限元分析所得结构破坏过程与试验的基本一致,揭示了黏结界面退化对FRP布加固混凝土结构受力性能的影响,所得各阶段最大荷载与试验结果的相对误差小于5%;不考虑黏结界面性能的退化与FRP布的剥离,则高估了悬链线阶段FRP布的贡献以及加固结构的承载力。黏结界面内聚力模型可为FRP布加固框架结构的受力性能分析提供参考。     

碳纤维布滞后应变的简化计算方法

碳纤维抗弯加固中截面受拉边的初始应变（即碳纤维布的滞后应变）一般不可忽略，而按《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》（送审稿）的计算方法却相当繁琐。提出了计算碳纤维布滞后应变的两种简化计算方法，以便于工程应用。     

大断裂应变纤维布加固混凝土柱轴压试验研究

大断裂应变纤维布(LRS FRP)是一种低弹模新型绿色纤维材料,应用于结构加固,可显著提高延性。为研究LRS FRP环向围束法加固混凝土柱中的加固效果,设计了2根未加固的对比混凝土柱和3根LRS FRP加固混凝土柱并开展了轴压试验研究。结果表明:LRS FRP环向围束法加固混凝土柱可显著提高其变形能力和延性,提出的LRS FRP加固混凝土柱受压承载力计算方法与试验结果吻合较好。     

预应力FRP片材约束混凝土方柱应力-应变模型

采用预应力FRP片材加固混凝土柱是一种新型加固方法,能够避免FRP片材的应变滞后,加强FRP片材与混凝土之间的协同工作,提高FRP片材的加固效率,改善被加固柱的受力性能.基于已有的FRP片材约束混凝土方柱的应力应变模型,考虑预应力FRP片材对混凝土柱的主动约束作用,提出了一种预应力FRP片材约束混凝土方柱的应力-应变关系模型.模型的计算分析结果表明,预应力FRP片材的主动约束可以显著提高混凝土方柱的延性和抗压承载力,和既有结果比较一致.     

混凝土轴心受压柱用FRP加固的承载力分析

通过FRP复合材料加固混凝土轴心受压柱,从而提高柱的承载力是有效的,但FRP加固混凝土轴压柱的承载力计算公式存在许多问题值得分析。本文在目前已提出的FRP加固混凝土轴压柱计算公式的基础上,引入应变滞后因子、含纤维特征值和约束比,建立了新的FRP加固钢筋混凝土轴心受压柱的承载力计算公式,提出了该公式的适用条件和应用范围,供工程界参考。     

论现行规范中有关粘贴纤维加固受弯构件的设计原理

对现行规范有关粘贴纤维复合材料加固钢筋混凝土受弯构件设计的部分计算原理进行了理论分析,并通过实际加固设计数据,计算纤维拉应力在主要设计参数变化时的影响。结果表明:计算截面受压边缘混凝土的压应变取极限压应变时,不能反映构件加固前后两阶段受力的影响,纤维拉应变的计算没有意义,计算的承载能力不安全,混凝土的压应变建议取相应抗压强度设计值的应变;加固前计算截面的恒载内力应该取实际值而非组合设计值,加固后截面的受压区高度较小值也应作严格限制。     

单调轴压荷载下考虑尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱应力-应变关系

为了研究尺寸效应对纤维增强复合材料（FRP）加固混凝土圆柱轴压性能的影响,在修正尺寸效应律公式的基础上,推导了反映尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱的极限强度计算公式,提出了简化的应力 应变模型,并与收集到的各国试验结果进行了比较。研究结果表明:模型计算结果与试验结果吻合较好;该模型能够反映尺寸效应对极限强度的影响。     

一种估算纤维布加固混凝土梁跨中保护层剥离应力的方法

提出一种过高估算纤维复合材料 (FRP)加固混凝土梁跨中保护层剥离应力的方法 ,供抗剥离设计参考。典型算例表明 ,剥离应力不大 ,进而推荐既安全又经济的由单向“—”型碳纤维 (CF)布和双向L型玻璃纤维 (GF)布混杂加固混凝土梁的设计方法     

FRP加固木梁受弯承载力计算

根据木材受压应力-应变曲线的特点,提出了木梁受压区计算模型.在分析加固木梁各种破坏形式的基础上,运用提出的计算模型,推导了木梁受弯承载力的计算公式.对36根木梁进行了受弯性能试验.结果表明,在木梁受拉区布置纤维增强聚合物FRP(fiber reinforced polymer)可有效提高木梁的受弯承载力,木梁受压区设置FRP加固层对受弯承载力的影响与其加固方式有关.加固木梁受弯承载力计算结果与试验值吻合较好,说明所推导的计算公式可作为木梁加固设计参考.     

基于可靠度的FRP加固混凝土结构设计方法研究

为进一步完善FRP加固混凝土结构的设计方法,通过对新颁布的《纤维增强复合材料工程应用技术规范》GB50608中各类FRP加固混凝土结构在不同破坏模式下的设计方法进行可靠度校核,明确现阶段设计方法所能达到的可靠度水平,并探讨规范中FRP材料分项系数的作用。在此基础上,通过引入附加抗力系数γβ修正荷载-抗力分项系数表达式,并在可靠度分析的基础上确定附加抗力系数取值。计算结果表明,附加抗力系数可较好地调整不同类型加固构件的可靠度,使加固构件满足目标可靠度的要求,且可靠度指标具有较好的一致性。     

FRP加固SRHC梁界限破坏时抗弯承载力计算

提出FRP(纤维增强复合材料)加固SRHC(钢骨高强混凝土)受弯构件的概念,解决FRP加固后SRHC柱的破坏机理、受力性能问题,提出其界限破坏时的简化抗弯承载力计算公式。在以往FRP加固RC(钢筋混凝土)梁力学性能分析结果的基础上,采用新的叠加方法对FRP加固SRHC梁的受力过程、破坏特征、受力特点进行研究。根据中和轴与钢骨的截面位置不同,建立了相应的抗弯承载力计算方法,并提出了界限破坏时的受压区高度。将受压区高度与钢骨上翼缘至混凝土受压边缘的距离进行比较,以此来确定FRP加固后梁在界限破坏时的不同抗弯承载力的适用公式,给实际应用带来方便。     

CFRP加固普通砖轴心受压柱试验研究

通过对3组粘贴碳纤维布(CFRP)的普通砖轴心受压短柱及1组对比柱在单调荷载作用下的试验研究,比较分析了不同FRP加固量等参数对加固砖柱的承载力、延性和破坏形态的影响。试验表明:横向粘贴CFRP布能有效地提高轴心受压短柱的承载力,柱的延性得到显著改善。     

碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁的抗弯性能试验研究

为研究碳纤维增强复合(CFRP)网格和聚合物水泥砂浆(PCM)复合加固钢筋混凝土(RC)梁的抗弯性能,对5个RC梁试件进行抗弯性能试验,分析CFRP网格-PCM复合加固RC梁的抗弯破坏机理,研究网格不同层数和不同单位加固量对RC梁抗弯性能的影响。基于抗弯承载力的既有计算模型,引入剥离应变建立改良计算模型,并采用其他学者的9根FRP网格加固RC梁的受弯试验数据,验证改良计算模型的准确性。研究结果表明：CFRP网格-PCM对RC梁的抗弯加固效果明显,单位加固量较高的试件具有更高的承载能力,但其更易发生剥离破坏;在单位加固量相当的条件下,单层网格与双层网格呈现出相同的抗弯性能,双层网格重叠布置的加固方式是有效的;抗弯承载力的既有计算模型对试验结果拟合效果较差,所建立的改良计算模型拟合程度较好,能更好地反映CFRP网格-PCM复合加固层的实际受力状态。     

碳/芳纶纤维布加固混凝土梁界面性能数值研究

通过对8种不同加固形式钢筋混凝土梁的界面性能进行了数值研究,分析了单层、双层及碳,芳纶混杂纤维布1.2m和1.6m粘贴长度的对界面性能的影响.数值计算结果表明.混杂加固可以有效地控制纤维布末端界面剪应力大小,而且界面正应力也有所降低,混杂加固方式具有优良的界面混杂效应.对不同长度的混杂纤维布加固模型计算发现:随着纤维布有效粘贴长度的减小,胶层端部界面剪应力与正应力成比例增加,增加比例随距离的增加,成递减趋势.混杂界面数值研究对理解界面力学性能和指导混杂加固设计具有一定的实践意义.