CFRP加固钢筋混凝土梁剥离破坏的试验研究

经外粘片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏模式外,经常会出现一种早期的剥离破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝附近的界面剪应力与正应力所造成.通过16根CFRP抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,主要研究纤维片材端部和裂缝附近的界面剪应力分布规律及其影响因素.研究结果表明：CFRP的剥离现象主要发生在CFRP的端部和跨中垂直裂缝的基部,纤维端部附近最大剪应力出现在CFRP端头处,而裂缝附近剪应力最大值的位置与纤维布剥离发展过程相一致且界面剪应力与无板长度、纤维层数及混凝土强度有关.     

CFRP加固钢筋混凝土梁剥离破坏的试验研究

经外粘片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏模式外,经常会出现一种早期的剥离破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝附近的界面剪应力与正应力所造成.通过16根CFRP抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,主要研究纤维片材端部和裂缝附近的界面剪应力分布规律及其影响因素.研究结果表明:CFRP的剥离现象主要发生在CFRP的端部和跨中垂直裂缝的基部,纤维端部附近最大剪应力出现在CFRP端头处,而裂缝附近剪应力最大值的位置与纤维布剥离发展过程相一致且界面剪应力与无板长度、纤维层数及混凝土强度有关.     

碳纤维片材抗弯加固钢筋混凝土梁剥离界面剪应力试验研究

碳纤维片材的剥离是抗弯加固钢筋混凝土梁经常会出现一种的早期破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝基部附近的界面剪应力与正应力造成的.通过16根碳纤维板材抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,研究了纤维片材发生剥离区域的界面剪应力分布.研究结果表明:CFRP端部一定长度范围内的界面剪应力分布是不均匀的,端头最大,随着与CFRP端头距离的增加而降低;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粘结应力分布.     

碳纤维片材抗弯加固钢筋混凝土梁剥离界面剪应力试验研究

碳纤维片材的剥离是抗弯加固钢筋混凝土梁经常会出现一种的早期破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝基部附近的界面剪应力与正应力造成的.通过16根碳纤维板材抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,研究了纤维片材发生剥离区域的界面剪应力分布.研究结果表明CFRP端部一定长度范围内的界面剪应力分布是不均匀的,端头最大,随着与CFRP端头距离的增加而降低;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粘结应力分布.     

铝合金板加固钢筋混凝土梁的剥离破坏机理试验研究

剥离破坏是铝合金板加固钢筋混凝土（RC）梁常见的早期破坏形式,为了避免剥离破坏的出现,对铝合金板加固RC梁的剥离破坏机理开展试验研究。制作了24根RC梁,利用结构胶将铝合金板粘贴在RC梁底部。为了研究附加锚固对剥离破坏的影响,部分试验梁在铝合金板特定位置设置了化学螺栓或U形箍。通过铝合金板加固RC梁的简支梁三分点对称单调加载试验,得到铝合金板加固RC梁的4种破坏模式：适筋破坏、超筋破坏、板端剥离破坏和中部裂缝剥离破坏。剥离破坏的原因是界面剪应力过大。利用铝合金板应变片的试验数据,得到了铝合金板的粘贴界面剪应力分布曲线,分析了界面剪应力分布规律：在板端取得最大值后迅速下降至零值,RC梁裂缝处界面剪应力发生突变。板端剥离破坏发生的机理：铝合金板端界面剪应力达到铝合金板与混凝土的粘贴强度后,界面剪应力导致保护层内混凝土剥离;中部裂缝剥离破坏发生的机理：界面剪应力在混凝土齿状块体端部产生的正应力大于混凝土受拉强度,导致混凝土齿状块体从梁体剥离。在此基础上,得到了两种剥离破坏的判别式,并结合试验数据验证了判别式的准确性。     

铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度研究

为了在提高加固钢筋混凝土梁承载力的同时具有很好的延性和耗能能力,特别是满足侵蚀环境及寒冷环境中加固工程的需要,采用铝合金板加固钢筋混凝土梁是一个很好的解决办法。铝合金板通过粘贴层将力传给钢筋混凝土梁,故铝合金板与混凝土的粘贴粘结性能决定了铝合金板加固钢筋混凝土梁的效果。铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度作为铝合金板加固钢筋混凝土梁连接设计的基础,对其开展试验和理论研究。开展105个试件的铝合金板与混凝土面内单剪试验发现：对粘贴界面没有进行粗糙处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件均发生了混凝土层剥离破坏;界面剥离破坏的粘结性能远差于混凝土层剥离破坏,说明了对粘贴界面进行处理的必要性。通过试验得到铝合金板和混凝土连接的极限粘结荷载,根据铝合金板正应力的变化率与粘贴界面剪应力的关系,得到剪应力的分布曲线和有效粘结长度;假设剪应力沿有效粘结长度处处相等,得到了铝合金板与混凝土的粘贴试验粘结强度,并基于此讨论了界面处理、混凝土强度、铝合金板宽度、厚度和粘贴长度等因素对试验粘结强度的影响。结合试验数据的统计回归分析,提出计算铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度的修正Niedermeier模型,得到了铝合金板与混凝土的有效粘结长度和粘贴粘结强度的理论计算公式,其理论值和试验值吻合较好,误差最大值为8.98%,平均值为0.004,标准差为0.041。研究成果为铝合金板加固钢筋混凝土梁的粘贴设计提供了理论基础。     

铝合金板与混凝土的粘结性能

铝合金材料具有强度高、变形性能好、耐腐蚀等优点,是沿海侵蚀环境中钢筋混凝土结构加固工程的理想材料;而铝合金板与混凝土的粘结性能是铝合金板加固钢筋混凝土梁能否协同工作的关键问题。基于此,对铝合金板与混凝土的粘结性能进行试验和理论研究。考虑混凝土强度、铝合金板宽度和厚度、粘贴长度及界面处理等因素对铝合金板和混凝土块体粘结性能的影响,设计了一套试件固定装置,采用万能试验机对105个铝合金板与混凝土棱柱体的粘贴试件进行了面内单剪试验。根据试验结果,结合理论分析,得到了铝合金板和混凝土连接的粘结破坏典型特征、剪应力分布曲线和粘结滑移曲线。研究表明,试件存在两种破坏形式：界面剥离破坏和混凝土层剥离破坏。界面处理对粘结性能有重要的影响,粘贴界面没有进行糙化处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件发生了混凝土层剥离破坏;随着混凝土强度的提高、铝合金板宽度和厚度的变小,粘结性能提高;存在一个有效粘贴长度,当粘贴长度大于有效粘贴长度后,增大粘贴长度并不能提高连接的极限荷载。     

粘贴铝合金板加固钢筋混凝土梁的界面剪应力

为给粘贴铝合金板加固钢筋混凝土（Reinforce Concrete,RC）梁的铝合金板和RC梁的连接设计提供依据,对其粘贴界面剪应力开展了理论和试验研究。假设结构胶剪切变形沿厚度方向线性变化,根据粘贴界面位移协调条件,得到了一般荷载作用下的无附加锚固铝合金板加固RC梁的粘贴界面剪应力的通解。在此基础上,给出了常见荷载作用下的粘贴界面剪应力解析表达式和最大值。考虑铝合金板厚度和U形箍连接等影响因素,设计了6根铝合金板加固RC梁,对其进行了简支梁三分点加载试验。考虑铝合金板正应力和界面剪应力的关系式,通过密布在铝合金板纵轴线上的应变片测得了铝合金板的粘贴界面剪应力。根据理论计算和试验结果,得到了界面剪应力分布曲线和最大剪应力。研究结果表明：界面剪应力的理论和试验结果符合较好,呈现相同的变化规律：界面剪应力在板端取得最大值后迅速滑落至横轴附近,裂缝截面界面剪应力呈现波动。随着铝合金板厚度和板端与支座距离变大,板端界面剪应力也越大,结构胶厚度越大,最大界面剪应力越小,设置U形箍连接,界面剪应力变小。     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯试验研究

为对BFRP加固梁提供试验数据和理论依据,进行了8根玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)加固梁和3根对比梁的抗弯性能试验研究,分析了BFRP粘贴层数、混凝土强度等级、剪跨等时加固梁的抗弯性能的影响.试验结果表明.梁的抗弯承载力和抗弯刚度随BFRP粘贴层数、混凝土强度等级增加和剪跨的减小而提高,但不成线性比例;随粘贴层数增加,U型箍加宽或增加可有效防止端部的早期破坏.根据试验分析,提出了梁抗弯承载力计算公式,计算结果和试验数据吻合较好,且优于<规程>(CECS146:2003)公式计算值.     

预应力碳纤维薄片加固RC梁放张后界面受力分析

以碳纤维薄片(CFL)加固钢筋混凝土(RC)梁为研究对象,采用压梁法对CFL施加预应力,计及混凝土与CFL之间界面的软化行为,理论推导了预压力放张后界面粘结剪应力和CFL轴向正应力的分布规律,实施放张实验对界面应力的计算值进行了验证,并以界面断裂能作为剥离判据,建立了不引起界面剥离最大预压力的计算模型。实验与计算结果表明,预压力放张后,CFL轴向应力的计算值与实验值吻合较好;预压力放张后,CFL端部的界面粘结剪应力急剧增大;减小CFL的厚度或弹性模量有利于防止界面剥离的发生。     

预应力碳纤维加固混凝土梁技术问题探讨

用粘结滑移理论解释了碳纤维加固混凝土梁受弯裂缝引起的剥离破坏机理,提出对碳纤维布施加其设计极限拉应变的20%-30%预应力,并合理设置附加锚固可有效抑制剥离破坏的发生。通过试验及对国内试验数据分析,提出了预应力碳纤维加固混凝土梁碳纤维的允许极限拉应变的上限、施加的预应力水平、预应力损失的取值,为工程结构加固提供了一定的参考依据。     

预应力碳纤维加固混凝土梁技术问题探讨

用粘结滑移理论解释了碳纤维加固混凝土梁受弯裂缝引起的剥离破坏机理，提出对碳纤维布施加其设计极限拉应变的20％-30％N应力，并合理设置附加锚固可有效抑制剥离破坏的发生。通过试验及对国内试验数据分析，提出了预应力碳纤维加固混凝土梁碳纤维的允许极限拉应变的上限、施加的预应力水平、预应力损失的取值，为工程结构加固提供了一定的参考依据。     

无粘结预应力U形CFRP加固混凝土梁抗剪试验

针对外贴纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁极易发生纤维剥离破坏、纤维利用率低且被动受力等问题,开发了一套U形纤维带预应力系统,包括侧面端部自锁锚固装置、角钢和底部连接及张拉装置.为验证该系统的可行性及探讨碳纤维带预应力大小对抗剪加固效果的影响,完成了5个较大截面矩形梁段试件的单点加载抗剪试验,其中1个未加固,4个采用无粘结预应力U形碳纤维带进行抗剪加固.试验结果表明:该系统能给U形纤维带提供可靠预应力,并把常见的纤维剥离破坏转变为拉断破坏,大大提高纤维利用率;施加预应力的纤维带对梁裂缝的产生与发展及开裂后梁刚度的退化均有明显的抑制作用;预应力大小对主斜裂缝倾角及直接参与抗剪的纤维带数量影响较大,但对这些纤维带的有效应变影响不大;并非预应力越大,抗剪加固效果越好,本试验中,仅将纤维带预应变张拉至0.001就能最大幅度提高梁的抗剪承载力.基于试验结果分析,从考虑竖向平均预应力对主斜裂缝倾角的影响入手,提出了无粘结预应力U形碳纤维带加固混凝土梁抗剪承载力公式,其计算值与试验值符合良好.     

CFRP布混合粘贴形式界面剪切性能试验

为了研究CFRP布混合粘贴的界面粘结性能,设计了4组自锚式面内双剪试验.根据界面剪应力的发展规律,将CFRP布混合粘贴中碳纤维布由初始受力至破坏的过程划分为3个阶段.试验考虑了碳纤维布不同的粘贴长度因素,分析试验中的破坏形式、破坏过程和界面粘结性能.研究表明CFRP布混合粘贴形式中的钢板锚固件提高了CFRP-混凝土界面的粘结强度,将破坏形态由碳纤维布的剥离破坏转变为碳纤维布的断裂破坏,极大地的提高了碳纤维布材料的强度利用率.碳纤维布在未剥离阶段其界面粘结性能较为稳定,钢板锚固件对碳纤维布的初始剥离影响较小;在碳纤维布持续剥离阶段,钢板锚固件可以延缓碳纤维布的剥离,使得界面粘结强度提高18.02%.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁的预应力控制过程

采用弹性理论方法,建立了预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁在放张和承载后界面剪应力的理论计算模型。研究了界面间剪应力在预应力荷载和外荷载作用下的变化规律以及放张后碳纤维中的有效拉应力分布状况。本文的理论计算结果与试验结果吻合。最后得出结论:对预应力碳纤维布加固的钢筋混凝土梁进行初始张拉力控制时,应将放张后梁上缘产生的反拱应力、界面剪应力和承载后界面间剪应力增量三个因素放在一起综合考虑,才能使加固效率达到最高。