侵蚀环境下FRP条带加固锈蚀钢筋混凝土圆柱轴心受压试验

通过侵蚀环境下碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料条带和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)复合材料条带加固锈蚀钢筋混凝土圆柱试验,分析了侵蚀环境对混凝土强度、纤维增强聚合物基复合材料加固锈蚀柱的极限荷载和荷载-轴向位移曲线的影响。结果表明,混凝土强度受冻融环境影响较大,受干湿环境影响较小;纤维增强聚合物(FRP)复合材料加固锈蚀柱的轴向极限荷载与冻融循环次数、钢筋锈蚀率及FRP复合材料种类有关,随冻融循环次数分别增加到25次、50次、75次,GFRP复合材料条带和CFRP复合材料条带加固锈蚀钢筋混凝土圆柱的轴向极限荷载分别降低了10.97%、13.37%、16.04%和5.95%、4.66%、4.33%;FRP复合材料加固锈蚀柱的刚度和耗能受侵蚀环境种类、侵蚀环境作用次数、锈蚀率及FRP复合材料种类的影响。在试验研究的基础上,通过理论分析侵蚀环境下混凝土强度损伤系数和锈蚀钢筋强度退化方程,提出了侵蚀环境下FRP复合材料条带加固锈蚀钢筋混凝土圆柱轴心受压承载力计算方法。      

CFRP 纤维布加固RC 柱的有限元分析模型

为了建立统一的碳纤维(CFRP) 布加固钢筋混凝土(RC) 柱的抗震性能的评价手段, 基于二维有限元分析研究探讨分析模型; 对3 个CFRP 布加固RC 柱进行了2D-FEA 参数模拟分析, 考察了现存的裂缝模型、材料本构关系、混凝土的压缩模型对分析结果的影响。通过分析比较得出, 混凝土使用Darwin-Pecknold 的等价一轴应变模型能很好地模拟CFRP 布加固的RC 柱的非线性特性及其强度; 而且修正Kent-Park 模型能够较好地模拟箍筋、CFRP 布对混凝土的横向约束作用, 同时Darwin 的破坏准则可以较好地评价二轴应力下混凝土的破坏过程。通过考察CFRP 布加固的RC 柱的荷载-变形关系、柱子反弯点和柱脚处混凝土、钢筋和CFRP 的应力-应变的发展, 进一步证实了CFRP 布对RC 柱的抗震加固十分有效。      

硫酸盐环境中CFRP约束劣化混凝土柱的力学性能

为研究碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)加固经硫酸盐腐蚀劣化后混凝土柱的力学性能,构建CFRP约束劣化混凝土的力学模型,采用CFRP约束普通混凝土后腐蚀和CFRP约束劣化混凝土两种工况进行试验,在试验研究基础上,引入损伤率及强度保持率作为损伤的量化指标,建立两者之间的关系;通过对CFRP约束混凝土强度及应变规律的回归分析,建立适用于硫酸盐环境下CFRP约束劣化混凝土的极限强度、应变模型及应力-应变关系模型。结果表明:随侵蚀时间增长,两种工况下CFRP约束混凝土极限强度和应变的变化规律及劣化速度均不同。预劣化的混凝土柱虽然进行了表面处理,但内部已经存在损伤,在侵蚀环境中采用CFRP加固混凝土柱时,应该考虑混凝土初始损伤的影响。      

组合FRP技术加固混凝土矩形柱的抗震性能试验研究

研究了一种利用植筋及纤维增强复合材料(FRP)布横向包裹钢筋混凝土柱来改善其抗震性能的新型加固技术.通过5个钢筋混凝土方柱的模型试验,分别研究了植玻璃纤维(GFRP)筋、横向包裹碳纤维(CFRP)布及两者组合的加固技术对提高混凝土柱抗震性能的作用,分析讨论了不同加固方法对混凝土柱位移延性系数的提高、刚度退化及能量耗散能力的影响.试验结果表明,采用植GFRP筋和包裹CFRP布的组合加固技术较前两种加固方法能更加有效地改善钢筋混凝土柱的抗震性能.     

纤维增强聚合物基复合材料加固锈蚀钢筋混凝土圆柱轴心受压性能

为了给纤维增强聚合物基复合材料（FRP）加固腐蚀环境下钢筋混凝土圆柱的设计和施工提供参考,促进FRP加固钢筋混凝土圆柱的应用,本文通过加速腐蚀得到类似实际环境中已锈损钢筋混凝土圆柱,采用碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP）条带和玻璃纤维增强聚合物基复合材料（GFRP）条带分别对锈蚀钢筋混凝土圆柱进行加固,最后对加固后圆柱进行轴心受压试验,重点研究钢筋锈蚀率、FRP层数和种类对钢筋混凝土圆柱受压承载力的影响;基于对FRP条带间隔约束效应、钢筋锈蚀对混凝土截面及钢筋力学性能影响的研究与分析,提出FRP条带间隔约束锈蚀钢筋混凝土圆柱轴心受压承载力计算模型。试验实测值与模型计算值之比的平均值为1.020,变异系数为0.063,二者符合较好。     

混凝土帆布与CFRP条带联合加固方形截面混凝土短柱轴心受压力学性能

通过混凝土帆布(CC)与碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)条带联合加固混凝土方柱轴压试验,研究了纤维条带约束率、CFRP宽度与间距、层数对混凝土方柱轴压力学性能的影响,分析加固后混凝土方柱的破坏形态、承载力、耗能能力及变形能力。研究结果表明：CC的加入可以缓解角部应力集中,明显提高试件的变形能力,改善柱的破坏形态;条带宽度与间距对试件承载力和耗能能力的影响归结于纤维条带约束率,随着纤维条带约束率与CFRP层数的增加,试件的承载能力与耗能能力不断提高;当纤维条带约束率为0.5、宽度与间距为50 mm时,承载力与耗能能力最大。在试验研究的基础上,对有效约束面积变化进行理论分析,得出CC在联合加固中起到的作用,并建立联合加固混凝土方柱轴心受压承载力模型,通过误差分析可知,该模型具有较高的预测精度。     

新型CFRP-UHPC组合管混凝土圆柱轴压性能

为研究超高性能混凝土(UHPC)管替代碳纤维增强聚合物(CFRP)-钢管混凝土组合柱中钢管的可行性,提出一种外部缠绕CFRP的UHPC预制管、内部现浇填充普通混凝土的新型CFRP-UHPC组合管混凝土(Concrete-filled CFRP-UHPC tube,CFFUT)柱。对10个CFFUT圆柱(包含2个对比柱)进行了单调轴压试验,研究了UHPC管壁厚度、CFRP环向包裹层数和核心混凝土强度等的影响规律。结果表明：CFRP-UHPC管可以有效提高组合柱的承载力、变形能力和延性;CFFUT圆柱破坏形态为核心混凝土压溃、UHPC管开裂和CFRP拉断,破坏后整体性较好,属延性破坏模式;CFFUT圆柱的极限承载力与UHPC管壁厚度、CFRP层数和核心混凝土强度呈正相关;延性系数随UHPC管壁厚度、CFRP层数增加而提高,随核心混凝土强度增加先提高后降低。揭示了CFFUT柱的界面增强作用机制,CFFUT柱极限承载力与同等截面普通混凝土柱相比提高93.9%～203.5%,且CFFUT柱极限承载力一定程度上与CFRP-钢管混凝土柱相当。建立了CFFUT圆柱轴压极限承载力理论计算模型,并通过有限...     

粘结层和预应力对CFRP板加固损伤钢梁抗弯性能的影响

为了对比粘结层和预应力对碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)板加固损伤钢梁抗弯性能的影响,进行了5根H型损伤钢梁的抗弯试验,分析了特征荷载、荷载-挠度曲线、CFRP板应变及其强度利用率的变化。试验结果表明:有粘结和无粘结CFRP板具有相近的加固效果,特征荷载差值小于2%;非预应力CFRP板在正常使用阶段的加固效果很小,而预应力CFRP板加固钢梁的特征荷载比非预应力CFRP板提高了近30%。平截面假定适用于有粘结CFRP板-钢梁复合截面,而不适用于无粘结CFRP板-钢梁复合截面。相比于非预应力CFRP板,对CFRP板施加预应力可以显著提高CFRP板的强度利用率。建立的有限元模型可以较好地预测试件的抗弯性能,增加CFRP板的预应力、厚度和弹性模量可以提高损伤钢梁的抗弯加固效果。      

初始缺陷对FRP加固混凝土柱破坏形式的影响

通过理论分析、有限元软件模拟以及试验验证来研究初始缺陷对碳纤维增强复合材料(Carbon FiberReinforced Plastics,CFRP)加固混凝土圆柱的力学性能和破坏形态影响。从宏微观角度定性分析初始缺陷对加固混凝土柱力学性能的影响;通过数值模拟与实验结果的对比,分析了轴压和偏压作用下带有初始缺陷的CFRP加固混凝土柱力学性能;研究了包裹层数、截面尺寸因素影响下的临界缺陷值的变化规律,论证了初始缺陷尺寸的改变对破坏形式的影响。     

CFRP加固火灾后混凝土短柱抗震性能的试验研究

进行了1根未受火混凝土短柱、1根火灾后混凝土短柱、1根CFRP加固未受火混凝土短柱和3根CFRP加固火灾后混凝土短柱的拟静力试验,考察了CFRP的加固量和加固方式对火灾后混凝土短柱抗震加固效果的影响情况,建议了CFRP加固火灾后混凝土柱抗剪承载力的实用计算方法。研究结果表明:外包CFRP加固可将未受火混凝土短柱的抗剪承载力提高21.8%、可将火灾后混凝土短柱的抗剪承载力提升至未受火试件的111.2%~117.1%、可提高受火前后短柱的极限变形能力和累积滞回耗能。与未受火试件相比,外包CFRP不会提高火灾后加固混凝土短柱的割线刚度。对于相同的加固量,全包CFRP柱的抗剪承载力略优于条带包裹柱。受火前、后和外包CFRP加固前、后混凝土短柱的滞回规则均类似。     

预应力钢带加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

预应力钢带加固技术是一种新型加固技术,采用预应力钢带加固技术对钢筋混凝土框架梁端、柱端和节点核心区进行约束加固,可以有效提高钢筋混凝土框架结构抗震性能。对一榀采用预应力钢带加固的1/2比例的单跨三层钢筋混凝土框架试件进行低周反复加载拟静力试验,结合试验研究结果,对预应力钢带加固钢筋混凝土框架试件的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、层间位移角、位移延性系数、耗能性能和刚度退化等抗震性能进行了深入分析。研究结果表明,试件最大层间弹塑性位移角可以达到1/28.8,预应力钢带加固钢筋混凝土结构具有良好的延性和耗能性能,是一种切实可行、效果良好的抗震加固技术。     

Experimental Study on the Seismic Performance of Columns Reinforced by the CFRP Bar and Sheet

To analyze the influence of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) reinforcement ratio and CFRP sheet on the self-centering performances of concrete circular columns, five concrete circular columns were tested under the low-cyclic reversed load in this work. The five concrete circular columns included 1 RC (Reinforced Concrete) column, 2 CFRP bars reinforced concrete circular columns and 2 CFRP bars reinforced concrete circular columns with CFRP sheet strengthening partially. The hysteretic curves, skeleton curves, stiffness degradation, strength degradation, residual deformations, energy dissipation and ductility of the five circular columns were obtained and analyzed to verify the improvement of the seismic performances of the specimens reinforced with CFRP bars and CFRP sheets. At the same time, the reference opinions for practical applications of CFRP bars and CFRP sheets in structures can be provided. The test results showed that the bearing capacity and deformation capacities of the concrete circular columns reinforced with CFRP bars were 25.5% and 25% higher than that of the RC column, respectively. The deformation capacities, energy consumption capacities and deformation recovery capacities of CFRP bars reinforced concrete circular columns with CFRP sheet strengthening partially were 21.5%, 40% and 78.5% higher than that of the RC column, respectively.

     

CFRP板加固RC&PPC梁抗剪性能试验研究

通过10片普通钢筋混凝土(RC)梁及4片部分预应力混凝土(PPC)梁采用CFRP板抗剪加固的试验研究和非线性有限元分析,研究不同损伤程度、剪跨比、配箍率及预应力水平等因素对CFRP板加固RC&PPC梁抗剪性能的影响。结果表明:采用CFRP板对RC&PPC梁进行抗剪加固能够有效抑制斜裂缝的开展,提高加固梁斜截面抗剪承载能力,并改善梁的延性;RC梁损伤后加固,随着配箍率的增大以及剪跨比的减小,将提高加固RC梁的斜向开裂荷载、箍筋屈服荷载以及抗剪极限承载能力;随着预应力水平的提高,PPC加固梁的极限承载力增大,CFRP板抗剪加固效果比较显著;非线性有限元模型能够预测CFRP加固RC/PPC梁的抗剪性能,有限元计算结果与试验结果吻合良好;在进行CFRP板抗剪加固设计时,应对CFRP板的强度进行有效折减。     

碳纤维增强树脂复合材料加固钢筋混凝土柱抗震性能的尺寸效应试验

研究了低周循环荷载下碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能的尺寸效应,并以边长为150~450 mm、剪跨比均为3的三组几何相似的钢筋混凝土柱为试验研究对象,考虑了CFRP层数、构件尺寸和轴压比等变量的影响。研究结果表明:在相同的截面尺寸和轴压比下,CFRP加固RC柱的水平承载能力、耗能能力、延性和水平位移相对于未加固柱均得到了不同程度的改善,并且存在尺寸效应;CFRP加固RC柱的无量纲水平承载力会随着构件尺寸的增加而减小,尺寸效应明显;随着CFRP加固RC柱的尺寸增加,构件的安全储备系数明显减小。      

Seismic strengthening of shear critical post-heated circular concrete columns wrapped with FRP composite jackets

An experimental study was carried out to investigate the seismic performance of post-heated circular reinforced concrete columns wrapped with glass or carbon fibre reinforced polymer jackets. Eight shear critical reinforced circular columns with a shear span-to-depth ratio of 2.5 were tested under a combined constant axial and cyclic lateral displacement history, simulating earthquake loading. The columns were tested in three groups, unheated, post-heated and post-heated repaired with either glass fibre reinforced polymer (GFRP) or carbon fibre reinforced polymer (CFRP). In terms of seismic performance the test results indicated that using GFRP or CFRP jackets significantly increased the shear capacity, ductility and energy dissipation of the post-heated damaged columns. However, the GFRP or CFRP did not increase the stiffness of the post-heated damaged columns. It was found that the unheated and post-heated damaged columns failed in a brittle shear mode while the mode of failure of posted-heated columns repaired with GFRP or CFRP was successfully shifted from a shear to a ductile flexural failure.     

CFRP加固钢筋混凝土方柱抗震性能尺寸效应的细观分析

为研究CFRP加固钢筋混凝土方柱在地震作用下的破坏模式,该文考虑混凝土材料的非均质性、钢筋-混凝土间的粘结滑移作用,建立了CFRP加固钢筋混凝土方柱三维细观数值模型。在验证数值模型与试验结果吻合良好的基础上,扩展工况探讨了轴压比、CFRP体积配置率对CFRP加固钢筋混凝土方柱抗震性能及名义抗剪强度尺寸效应的影响。结果表明:一定轴压比范围内柱的承载力随轴压比增大而提高,但其延性会降低;该文工况中,CFRP加固钢筋混凝土柱的名义抗剪强度随试件尺寸增大呈降低趋势,存在着明显尺寸效应行为;在经典材料层次尺寸效应律基础上,提出了CFRP加固混凝土方柱名义抗剪强度尺寸效应理论公式(适用范围轴压比小于0.4),模拟结果证实了公式的合理性。     

CFRP筋-高强钢筋/高强混凝土柱的抗震性能

为了研究高强钢筋和碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)混合配筋/高强混凝土柱的抗震性能,对CFRP筋-高强钢筋混合配筋的高强混凝土柱进行了低周反复荷载试验和有限元分析,研究了CFRP筋的粘结条件、不同轴压比以及高强混凝土种类等参数对其抗震性能的影响。结果表明:所有的高强混合配筋高强混凝土柱均发生延性破坏;在相同条件下,高强混合配筋混凝土中分别添加了钢纤维活性粉末和钢纤维后,表现出更好的耗能能力和延性;有粘结CFRP筋混合配筋高强混凝土柱比无粘结CFRP筋混合配筋柱的变形能力和承载力分别提高了9.6%和17.1%,但是延性系数降低了22.5%;在延性破坏的条件下,随着轴压比的增加,CFRP筋-高强钢筋混合配筋柱的屈服强度和极限强度明显增大,极限位移和耗能能力也逐渐减小;高强钢筋和CFRP筋配筋率越高,高强混合配筋柱的极限承载力和变形能力越大。