无机胶粘贴CFRP布加固梁火灾后受力性能试验

目前粘贴碳纤维(CFRP)布加固混凝土结构多采用环氧类有机胶,但其软化温度过低,多为60～80℃,用环氧类有机胶粘贴CFRP布加固混凝土结构难以满足耐高温要求.为此,研发了600℃时强度不低于常温强度的无机胶,并用其粘贴CFRP布加固混凝土梁.对4根已进行过火灾下耐火性能试验的加固梁进行火灾后受力性能试验,描述加固梁火灾后受力破坏过程,获得了火灾后受弯承载力试验值和荷载-跨中位移变形曲线,进行了受弯承载力分析,提出正截面承载力计算公式和构件刚度计算方法.试验与分析表明,当CFRP布历经的温度高于300℃时,CFRP布的强度不能充分利用,加固性能有所下降.相关公式计算值与试验结果吻合较好,可用于该类加固梁火灾后正截面承载力和构件刚度的计算.     

用无机胶粘贴CFRP布加固预应力梁受弯性能试验研究

为研究一种自制的无机胶粘贴CFRP布加固混凝土结构构件的受力性能,采用该无机胶粘贴CFRP布对3根已经历抗弯承载极限状态的两跨预应力混凝土连续梁进行加固,并对加固梁进行正截面抗弯性能试验。得到了加固梁的荷载-挠度变形曲线和正截面抗弯承载力等试验数据。3根梁均出现继纵向受拉钢筋屈服后,CFRP布被拉断的破坏模式。试验结果表明,用无机胶粘贴CFRP布加固损伤预应力混凝土连续梁可有效提高其承载力。提出了计算值与试验值吻合较好的此类加固梁的抗弯承载力计算方法。     

CFRP板侧面加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验

对CFRP板侧面加固混凝土梁的受弯性能进行了试验,分析了碳纤维板加固面积、加固位置、配筋率等参数对加固梁受弯性能的影响,结果表明:使用碳纤维板加固钢筋混凝土受弯构件,可以显著提高其受弯承载力和抗弯刚度,但两者之间并不成正比,CFRP板的用量有一个最佳值;混凝土强度的提高对加固效果的影响不显著,但配筋率的变化对加固效果有较大的影响,低配筋率的梁使用CFRP板加固后承载力的提高幅度要比高配筋率的梁显著;由于CFRP板的弹性模量比钢筋的弹性模量小,加固梁破坏时的挠度仍较大.建议在实际工程中应尽量采用弹性模量高、厚度小的CFRP板,并保证其锚固长度.     

无机胶粘贴铝合金板与混凝土界面黏结性能试验

为满足耐环境侵蚀及较高使用温度要求而采用的无机胶粘贴铝合金板加固混凝土结构,需解决铝合金板、胶与界面的黏结问题.以黏结长度为基本参数,分别采用硫铝酸盐水泥浆、磷酸镁水泥浆及碱激发矿渣浆三种无机胶粘剂,将3 mm厚铝合金板粘贴至素混凝土试块,完成了无机胶粘贴铝合金板与混凝土界面双剪性能试验.试验结果表明:铝合金板、胶层与界面黏结性能随黏结长度与胶粘剂种类不同而不同,破坏时主要表现为铝合金板脱粘、胶层失效及界面失效三种典型形态;发现相同黏结条件下,三类无机胶粘贴铝合金板与混凝土界面黏结强度中,磷酸镁水泥最大、硫铝酸盐水泥其次、碱激发矿渣最小.基于实测的界面黏结-滑移关系,获得了适用于不同胶粘剂的有效黏结长度取值方法,提出了与试验结果吻合较好的三类无机胶黏结强度-滑移关系模型.可为粘贴铝合金板加固混凝土受弯构件用无机胶粘剂优选提供参考.     

外贴预应力GFRP板加固混凝土梁抗弯试验研究

通过预张玻璃纤维增强塑料GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)板粘贴加固钢筋混凝土梁试验,研究了不同预应力水平和混凝土强度等级对加固梁受弯性能的影响,并对试验梁的极限承载力、截面应变、跨中挠度和刚度等进行了讨论．试验结果表明,预应力粘贴法可以提高GFRP板的强度利用率和梁的受弯承载力,且试验梁混凝土强度较高时加固效果更为明显．     

CFRP板侧面嵌贴加固钢筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法

基于受弯截面的极限承载力状态分析,对CFRP板侧面嵌贴加固钢筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法进行了研究,提出了两种破坏模式,即CFRP板拉断破坏和混凝土压碎破坏,并对6根试验梁进行了单调静力试验,将试验结果与公式计算进行对比,结果表明,本文提出的在CFRP板侧面嵌帖加固钢筋混凝土梁在混凝土压碎和CFRP板拉断破坏下的正截面变弯承载力计算公式具有良好的适用性。     

CFRP片材加固钢梁的有限元分析

工程结构中的受弯钢梁由于腐蚀或疲劳损伤需要进行加固和修复,与传统的钢结构加固方法相比,粘贴CFRP加固钢结构具有很大的优势和应用前景,如不会导致严重的应力集中、不会产生残余应力、施工方便、维护费用低等。但是目前仅对CFRP加固钢构件进行了部分试验研究,缺乏相关的有限元分析。本文拟对CFRP加固H型钢梁有限元分析的几个关键问题进行了论述,并采用笔者提出的"三维实体-桁架-壳元"有限元模型对钢梁粘贴CFRP加固前、后的性能进行分析。分析结果表明,对完好钢梁粘贴CFRP布和CFRP板加固后其性能提高非常显著,而且粘贴CFRP板的加固效果更加明显。     

CFRP加固钢梁的有限元分析

工程结构中的受弯钢梁由于腐蚀或疲劳损伤需要进行加固和修复.与传统的钢结构加固方法相比,粘贴CFRP加固钢结构具有很大的优势和应用前景,如不会导致严重的应力集中、不会产生残余应力、施工方便、维护费用低等.但是目前仅对CFRP加固钢梁和组合梁进行了部分试验研究,缺乏相关的有限元分析.对CFRP加固钢梁和组合梁有限元分析的几个关键问题进行了论述,并采用笔者提出的“三维实体-弹簧-壳元”有限元模型对钢梁和组合梁粘贴CFRP加固前、后的性能进行了分析.分析结果表明,损伤钢梁和组合梁粘贴CFRP布和CFRP板加固后其性能恢复非常显著,而且粘贴CFRP板的加固效果更加明显.     

格构木梁加固方法的研究

进行了10根木梁的对比试验研究,其中3根为对比普通木梁,3根为未加固格构木梁,4根为加固格构木梁。研究结果表明:未加固格构木梁的受弯承载力和初始弯曲刚度较普通木梁均略有降低;底面粘贴1层碳纤维(CFRP)布加固格构木梁的受弯承载力较未加固格构木梁显著提高54%,初始弯曲刚度提高34%,极限位移显著提高63%。空隙处采用结构胶或灌浆料填充的格构木梁的受弯承载力平均提高30%,初始弯曲刚度显著提高195%,极限位移则显著降低54%。结构胶填充并在梁底面粘贴1层CFRP布的加固格构木梁受弯承载力显著提高92%,初始弯曲刚度显著提高251%,极限位移则降低48%。未加固格构木梁和粘贴1层CFRP布加固格构木梁的受拉肢和受压肢跨中应变变化分别保持平截面假定;其受压肢和受拉肢均为下侧受拉上侧受压,中间木垫块基本不受力。空隙采用结构胶填充的加固格构木梁跨中全截面应变变化基本保持平截面假定;其受压肢受压,受拉肢受拉,中间木垫块亦参与全截面受力。研究表明:在格构木梁空隙处填充灌浆料或结构胶可显著提高其初始弯曲刚度,但对提高承载力不显著;在格构木梁底面粘贴CFRP布可显著提高其承载力,但对提高初始弯曲刚度不明显。格构木梁有限元数值模拟结果可满足工程应用的精度要求。     

预应力 CFRP 布加固负载混凝土梁抗裂性能分析

为开展预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固混凝土受弯构件时对正截面裂缝影响的研究,设计制作了配筋率不同的2组共计8根试验梁。在承受40％极限荷载的基础上利用预应力CFRP 布对试验梁正截面进行加固,并完成其静载试验,获得混凝土受弯构件在前期加载和加固后的二次受力过程中弯曲段裂缝分布、裂缝宽度和高度的试验数据。在试验数据的基础上,通过理论分析,提出了与《混凝土结构设计规范》相协调的预应力 CFRP 布加固负载混凝土梁弯曲段裂缝平均间距和最大裂缝宽度的计算公式。研究结果表明：二次受力过程中,预应力 CFRP 布能有效抑制裂缝的开展,且随着预拉应力的增加,裂缝平均间距和裂缝宽度均减小。     

Experimental research on refractory performance of reinforced concrete beams strengthened with CFRP sheets bonded with an inorganic adhesive

To meet the requirement of fire endurance for concrete structures strengthened with CFRP sheets, this study develops an inorganic adhesive whose strength at 600 ℃ is not lower than that at normal room temperature. The inorganic adhesive is then used to bond CFRP sheets on reinforced concrete beams in order to strengthen them. The fire protection of the CFRP sheets is done using the thick-type fireproofing coatings for tunnel ( TFCT) and steel structure ( TFCSS) respectively. Four specimens are tested in the furnace together. Specimens are exposed to fire for 1. 5 h in according to the ISO834 standard fire curve,and then naturally cooled for 1 h. In the tests,the largest displacements at the mid-span positions of specimens are only from 1 /1400 to 1 /318 of actual span corresponding to the highest temperatures from 300 ℃ to 470 ℃. After the specimens are naturally cooled to the normal temperature and the fireproofing coatings are then removed,it can be seen that the CFRP sheets keep in a good state,which indicates that CFRP sheets can be tightly bonded on the concrete and work well together with the concrete beams during and after fire. Besides,the tests also verify that the fire performance of TFCT is superior to TFCSS for the strengthened beams.     

Flexural behavior of composite beams after the ultimate limit state externally strengthened with CFRP sheets bonded with high-temperature resistant matrix

In this paper the alkali-activated slag cementitious materials(AASCM)which strength at 600 ℃ is larger than that of AASCM at room temperature,were prepared to paste CFRP sheets to strengthen four simply supported unbonded prestressed composite beams encased circular steel tube truss after ultimate limit state.Test on flexural behavior of these four beams was performed.Moreover,normal section load-bearing capacity of these beams and the curve load-deflection at mid-span were obtained.Experimental results show that it is feasible to strengthen concrete members with CFRP sheets bonded with AASCM.Based on the experimental results and theoretical study,computational method of stiffness is proposed for calculating bending rigidity and normal section load-bearing capacity of concrete simply supported beams strengthened with CFRP sheets bonded with AASCM.Formula of bending rigidity calculation was founded which results are in good agreement with testing data.     

CFRP 布加固钢筋混凝土双向板抗弯性能分析

选取实际工程中CFRP布加固双向板的实例,利用ANSYS有限元软件建立加固模型,通过逐级递增施加楼面活荷载,对比分析了对比板与加固板的跨中挠度、钢筋应力及承载力,研究了在CFRP布加固方式不同、加固厚度不同及加固量不同时加固板力学性能的规律。结果表明：与对比板相比,CFRP布加固的双向板能有效提高抗弯承载力,减小挠度;贴布面积相同时,分散“＃”字型铺贴加固板效果优于密集“＃”字型和“＋”字型的;适当增加CFRP布粘贴厚度,在原有加固方式基础上增加加固量,均有利于提高板的抗弯承载力;CFRP布宽度增加,有利于提高板的抗弯承载力,但不利于CFRP布强度的发挥。     

无机胶粘贴碳纤维布加固板防火涂层厚度取值

为确保火灾下用无机胶粘贴的碳纤维布能正常发挥加固作用,保证结构安全,需要选用一定厚度的厚型防火涂料作为碳纤维布的防火保护层.基于对加固板高温变形限制的考虑,采用ABAQUS对其高温变形进行试算,提出以板底温度415℃作为控制温度计算涂料厚度的原则.采用ABAQUS对加固板温度场进行分析,表明涂料厚度、导热系数以及受火时间是影响板底温度的主要因素,因而决定涂料保护层厚度的关键因素为导热系数和受火时间.在此基础上,按耐火时间和涂料导热系数的不同,分涂料品种并考虑相应构造要求的基础上,给出基于温度控制的防火涂料保护层厚度取值建议.     

CFRP布加固混凝土梁板防火涂料层厚度取值

为改善CFRP布加固混凝土梁板的抗火性能,选用厚涂型防火涂料作为CFRP布加固混凝土梁板的防火保护层的措施.以常温下正截面抗力标准值与频遇组合效应标准值的比值K、常温加固后抗力提高幅度β和防火涂料层厚度c0为参数,通过ANSYS有限元程序和matlab程序对火灾下CFRP布加固的混凝土梁板进行了大量的计算.提出了考虑K、β和耐火极限tu要求的CFRP布加固混凝土梁板厚涂防火涂料层厚度c0的取值建议.     

碳纤维加固混凝土梁的试验研究

为考察碳纤维的粘贴方式、层数等因素对碳纤维加固的混凝土梁在抗弯性能和力学行为方面的影响情况,分析加固梁在承载过程中的破坏特征与裂缝的发展过程,进行了对比试验研究.结果表明:碳纤维粘贴可以提高钢筋混凝土梁的抗弯刚度、改善结构的力学性能,且碳纤维的粘贴方式对抗弯承载力的提高影响较大,所得结论为碳纤维加固混凝土梁的研究和应用提供了依据.     

CFRP布加固钢筋混凝土梁可靠性分析

进行了CFRP布抗拉强度单向拉伸试验,对其概率分布进行了统计分析。试验结果表明,CFRP布的单向抗拉强度符合三参数Weibull分布。建立了CFRP布加固钢筋混凝土梁受弯承载力计算公式,应用Monte Carlo方法对CFRP加固钢筋混凝土梁的抗力进行了模拟。在得到抗力的统计参数以后,采用JC法对可靠指标进行了计算。计算结果表明,当CFRP布分项系数为1.25时,所有设计点的可靠指标在整体上与目标可靠指标最为接近,3种受弯破坏模式的可靠指标均值均大于目标可靠指标,满足可靠度设计的要求。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土板的受弯试验研究

为研究预应力芳纶纤维布加固混凝土板的受弯性能,进行了8个配筋率相同、加固参数不同的混凝土板受弯试验,参数变量为纤维布的预应力水平和加固用量.对比分析了预应力与非预应力芳纶纤维布加固混凝土板的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、抗弯刚度及延性.试验结果表明,与未加固的混凝土板相比,预应力芳纶纤维布加固混凝土板的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载均显著提高;与非预应力芳纶纤维布加固混凝土板相比,预应力加固混凝土板的开裂荷载显著提高,加固效果随着芳纶纤维布的预应力水平和加固用量的增加更加明显.在试验基础上进行了承载力的分析计算,计算结果与试验值吻合较好.