焊接栓钉型钢混凝土柱压-弯-剪-扭滞回性能试验研究

为了研究压-弯-剪-扭复合受力焊接栓钉型钢混凝土柱的滞回性能,通过研发的试验装置,对设计的9个试件进行恒定轴压力下低周反复弯-剪-扭的加载试验,考虑了栓钉位置、栓钉间距和栓钉长度等3个变化参数。通过试验观察了试件的受力破坏过程及形态,获取其弯矩-位移和扭矩-扭率滞回曲线,并分析了试件破坏形态、滞回曲线、刚度退化、能量耗散、延性等抗震性能指标。结果表明：恒定轴压力反复弯-剪-扭作用下,型钢混凝土试件表现为以弯曲破坏为主、伴随扭转斜裂缝的弯扭型破坏形态;弯矩-位移滞回曲线呈梭形,滞回环饱满,而扭矩-扭转角滞回曲线则呈反S或Z形,滞回曲线不饱满;扭矩作用下,型钢混凝土柱的延性变差;通过焊接栓钉可提高其延性,栓钉间距越小延性越好,当型钢翼缘和腹板交错焊接栓钉时,更有利于提高构件的抗震性能。     

碳纤维布加固混凝土框架抗震性能试验研究

为研究碳纤维布加固方式对混凝土框架结构抗震性能的影响,按1:2缩尺比例设计制作了3榀单层钢筋混凝土框架试件,进行了低周反复荷载试验.通过对比完好框架、碳纤维布加固受损与未受损框架,研究了3榀框架的破坏形态、滞回性能、骨架曲线及承载能力.结果表明:采用碳纤维布加固框架能有效改善其受力性能和抗震能力,提高结构抗倒塌能力;采用碳纤维布加固受损框架能有效提高其极限承载能力,对结构的延性性能也有一定的改善效果;采用碳纤维布加固未受损框架,能显著提高框架的极限承载能力和抗震性能,使其具有良好的滞回耗能能力.     

CFRP加固RC柱在复合受力下抗扭性能的有限元分析

采用碳纤维布纵向和环向缠绕加固压弯剪单调扭矩作用下承载力不足的钢筋混凝土柱,在轴向力存在的情况下,完成11根碳纤维加固柱的有限元模型非线性分析,包括非加固柱和加固柱的碳纤维的粘贴层数、粘贴位置和方向等作为分析参数,研究试件破坏形态,测定试件的受扭承载力以及钢筋、混凝土和碳纤维的应变变化,分析碳纤维加固后钢筋混凝土柱的受扭破坏机理。     

CFRP围束加固量对钢筋混凝土柱力学性能的影响

通过ANSYS试验对18根低周反复荷载作用下碳纤维布加固混凝土柱的抗震性能和延性进行数值分析.探讨了轴压比、碳纤维围束加固量对加固钢筋混凝土柱的破坏特征、受力性能及破坏机理的影响.试验表明,碳纤维布加固钢筋混凝土柱具有明显的效果,位移滞回性能、加固柱的抗震性能和延性得到明显改善.     

空腹式型钢混凝土L形柱压弯剪扭抗震性能试验研究

为研究空腹式型钢混凝土L形柱压弯剪扭滞回性能,以扭弯比、肢高肢厚比为变化参数,设计6个试件进行恒定轴压下的低周反复弯-剪-扭加载试验。通过试验观察了试件的受力破坏过程,获取了试件的扭矩-扭转角、弯矩-位移滞回曲线,分析了试件的破坏形态、承载能力、刚度退化、延性及耗能能力等抗震性能指标。结果表明：随着扭弯比的增大,L形柱的破坏形态表现为弯曲破坏、弯剪破坏及弯扭破坏;L形柱的扭矩-扭转角滞回曲线中部捏拢,形成滑移平台,峰值荷载后有明显的荷载“跌落”现象;弯矩-位移滞回曲线相对饱满,L形柱的受弯性能优于受扭性能。压弯剪扭复合作用下空腹式型钢混凝土L形柱的位移延性系数小于3,不能满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求。     

CFRP纵向加固量对钢筋混凝土柱力学性能的影响

通过ANSYS试验对18根低周反复荷载作用下碳纤维布加固混凝土柱的抗震性能和延性进行数值分析。探讨了轴压比、碳纤维纵向加固量对加固钢筋混凝土柱的破坏特征、受力性能及破坏机理的影响。试验表明,碳纤维布加固钢筋混凝土柱具有明显的效果,位移滞回性能、加固柱的抗震性能和延性得到明显改善。     

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的理论分析

对碳纤维布(CFS)加固的弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行理论分析。文中针对4根CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能的模型试验,基于修正的斜压场理论,集中考虑剪扭应力相加面的应力分布,并将混凝土软化系数提高25%,建立CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭承载力的计算方法。通过对4根箱梁试件的极限抗扭承载力的理论计算,并将计算结果与模型试验结果进行对比和分析,发现两者符合较好,其比值的平均值为0.9215,标准差为0.0320,变异系数为0.0347;对箱梁试件的试验破坏截面与理论破坏截面位置不一致的现象给出很好的解释;并与其他计算方法所得的计算结果取得一致。最后得出结论:修正的斜压场理论模型概念明确、安全可靠,可以作为CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的极限抗扭承载力的设计计算方法。     

钢筋混凝土柱压弯剪扭滞回性能试验研究

为揭示钢筋混凝土柱在压弯剪扭反复荷载作用下的破坏机理,以扭弯比、剪跨比、配筋率和配箍率为变化参数,采用同步但不同位移幅值的加载方式完成了6个试件的低周反复加载试验并获取了试件试验数据,分析各变化参数对抗震性能的影响。试验结果表明：裂缝主要集中在试件中下段,呈现斜向交叉形式,破坏模式主要呈现弯扭破坏形态;随着扭弯比和配筋率的增大,试件扭矩-扭转角滞回曲线更为饱满,耗能能力强;增大剪跨比,试件扭矩-扭转角滞回曲线则呈现为捏缩状,耗能能力变差,但后期变形能力增强;通过增大试件的扭弯比、配筋率和配箍率,均可提高试件受弯延性和耗能能力,同时可延缓其强度和刚度的退化。     

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的模型试验

对碳纤维布(CFS)加固复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行试验研究。设计制作4根矩形钢筋混凝土箱梁模型和1套抗扭试验装置,对其中3根箱梁采用不同方式的CFS加固,并对4根箱梁进行不同弯剪扭复合受力下抗扭性能的模型试验;根据试验结果对比分析加固后箱梁承载力的提高和刚度的变化,从而得出CFS的加固效果;深入研究加固后箱梁纵筋和箍筋的应力变化以及CFS的应变情况,从而得到CFS加固提高箱梁抗扭承载力的工作机理;应用变角度空间桁架模型对箱梁模型的抗扭承载力进行理论计算,并与试验结果进行比较,理论值与试验值符合较好,其比值的平均值为1.076,标准差为0.0692,变异系数为0.0643。最后得出结论,CFS加固能有效地提高弯剪扭复合受力下箱梁的抗扭承载力,利用变角度空间桁架模型能较精确地计算CFS加固的箱梁的抗扭承载力。     

型钢混凝土十字形柱复合受扭滞回性能试验研究

为研究型钢混凝土十字形柱在压弯剪扭反复荷载作用下的的滞回性能，以扭弯比和配钢形式为变化参数，对9根柱试件进行了拟静力试验，对比分析各柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性等。研究表明：恒定轴力反复弯剪扭作用下，型钢混凝土十字形柱表现为弯扭破坏和扭剪破坏两种破坏模式；荷载-位移滞回曲线与扭矩 扭转角滞回曲线均呈捏拢的S形；位移延性系数、开裂位移角及破坏位移角均能满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求；弯剪黏滞阻尼系数随位移的增加呈上升趋势，而扭转黏滞阻尼系数则相反；当扭弯比小于0.21时，扭矩的存在并未降低试件受弯承载力，但是对弯曲位移、延性及耗能能力均会有不利影响。     

Analytical model for the torsional behaviour of reinforced concrete beams retrofitted with FRP materials

An analytical approach for the prediction of the torsional response of reinforced concrete (RC) beams strengthened with fibre-reinforced-polymer (FRP) materials is described. The analysis method employs the combination of two different theoretical models: a smeared crack model for plain concrete in torsion for the elastic till the first cracking response and a properly modified truss model for the post-cracking response. The proposed method addresses the contribution of the externally bonded FRP materials to the torsional capacity of RC beams using specially developed equations in the well-known truss theory and utilizes softened and FRP-confined concrete stress–strain relationships. Detailed verification of this methodology is achieved through extensive comparisons between analytically predicted behaviour curves and experimentally obtained ones. The experimental data comprise a series of 12 tests in pure torsion and an additional database of experimental information for 24 specimens compiled from works around the world. These comparisons demonstrated that the proposed model is capable of adequately describing the full torsional response and of predicting with satisfactory accuracy the torsional moment at cracking and the ultimate torque capacity of FRP strengthened RC beams. Applications of the developed method as an assessment tool to strengthened beams with U-shaped FRP configurations and some first design examples that demonstrate the contribution of the FRP materials on the torsional response are also included.     

Torsional strengthening of rectangular and flanged beams using carbon fibre-reinforced-polymers – Experimental study

The present experimental investigation deals with the torsional strengthening of concrete beams without stirrups using epoxy-bonded carbon fibre-reinforced-polymer (FRP) sheets and strips as external transverse reinforcement. The experimental program comprises 14 rectangular and T-shaped beams tested under pure torsion. Based on the measured values of the torsional moment at cracking and at ultimate, the corresponding twists, the behavioural curves and the failure modes of the beams, useful concluding remarks are indicated. The strengthened rectangular beams using full wrapping with continuous FRP sheets performed enhanced torsional behaviour and higher capacity than the strengthened beams with FRP strips. U-jacketed flanged beams exhibited premature debonding failure and substantial reductions of the potential torsional capabilities are reported. In general, FRP fabrics could effectively be used as external torsional reinforcement in under-reinforced concrete elements without steel transverse reinforcement.     

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。     

Behavior and capacity of RC beams strengthened in shear with NSM FRP reinforcement

A recent and promising method for shear strengthening of reinforced concrete (RC) members is the use of near-surface mounted (NSM) fiber-reinforced polymer (FRP) reinforcement. In the NSM method, the reinforcement is embedded in grooves cut onto the surface of the member to be strengthened and filled with an appropriate binding agent such as epoxy paste or cement grout. Only a few studies have been conducted to date on the use of NSM FRP reinforcement for shear strengthening of RC beams. These studies identified some critical failure modes related to debonding between the NSM reinforcement and the concrete substrate. However, more tests need to be conducted to identify all possible failure modes of strengthened beams. Moreover, virtually no test results are available on the behavior of shear-strengthened beams containing steel shear reinforcement, and on the effect of variables such as the type of epoxy used as groove filler. This paper illustrates a research program on shear strengthening of RC beams with NSM reinforcement, aimed at gaining more test results to fill the gaps in knowledge mentioned above. A number of beams were tested to analyze the influence on the structural behavior and failure mode of selected test parameters, i.e. type of NSM reinforcement (round bars and strips), spacing and inclination of the NSM reinforcement, and mechanical properties of the groove-filling epoxy. One beam strengthened in shear with externally bonded FRP laminates was also tested for comparison purposes. All beams had a limited amount of internal steel shear reinforcement to simulate a real strengthening situation. Test results are presented and discussed in the paper.     

初始扭矩下全装配预应力混凝土梁端界面弯扭性能试验研究

为了研究初始扭矩作用下全装配预应力混凝土矩形截面梁端界面的弯扭性能,设计了2组共8个不同配筋及不同初始扭矩的装配式预应力混凝土梁柱边节点,并对其进行拟静力试验。对比研究梁端的受扭变形和承载力、裂缝分布特征以及受弯滞回性能等。结果表明：屈服位移角后,随着位移角增加,梁端界面耗能钢筋屈服耗能,受压区高度减小,界面受扭承载力降低,界面受扭承载力主要由界面预应力筋作用下的静摩擦力承担;界面抗扭失效后的扭转变形不可恢复,扭转变形随着位移角的逐级循环加载而累积增加;扭弯比为0.02、0.04和0.06的扭矩作用时,抗扭失效后的扭转变形导致耗能钢筋剪弯变形,其对极限位移角下的梁端受弯滞回性能和自复位性能有不利影响,但影响较小;增加耗能钢筋配筋量不能有效提高节点屈服后的界面受扭性能,增加预应力筋配筋量能提高极限位移角下的界面受扭承载力,但承载力较低。     

侧立面嵌贴碳纤维增强塑料板条加固混凝土梁受剪承载力研究

为研究加固钢筋混凝土梁的受剪承载力,按照沿梁轴向非对称布置箍筋的方式浇筑13根钢筋混凝土梁试件,在箍筋布置较少侧混凝土梁侧立面保护层上嵌入或外贴碳纤维增强塑料板条对混凝土梁进行受剪切补强。对其进行弯曲试验,研究内嵌碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁的破坏形态、承载力等情况,并与相应位置外贴等量碳纤维增强塑料板条的混凝土梁进行比较,分析内嵌或外贴在混凝土梁上的碳纤维增强塑料板条应变变化情况及补强混凝土梁受剪承载力影响因素和受剪承载力计算方法。研究表明,与对比梁相比,内嵌碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁受剪承载力提高18.8%~45.8%,外贴碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁受剪承载力提高12.5%~13.3%,提出的承载力计算式计算结果与试验值吻合较好。     

CFRP网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁的#br# 抗剪性能与计算公式

为揭示不同网格单位加固量对碳纤维增强复合网格(carbon fiber reinforced polymer grid,简称CFRP grid) 聚合物水泥砂浆(polymer cement mortar,简称PCM)复合加固钢筋混凝土(reinforced concrete,简称RC)梁抗剪性能的影响,构建CFRP网格-PCM加固RC梁的承载力计算方法,文章首先对7根采用CFRP网格 PCM复合加固RC梁进行四点弯曲静力加载试验,并在试验研究的基础上,提出基于横竖双向网格实际抗剪贡献的CFRP网格-PCM加固RC梁的承载力计算公式。研究结果表明：采用CFRP网格-PCM复合加固RC梁能显著提高其抗剪承载力,其中CFRP网格对于抗剪承载力的提高发挥主要作用,而PCM仅起到黏结剂的作用;加固梁的抗剪承载力与CFRP网格单位加固量呈正相关,但CFRP网格的协同变形性与CFRP网格单位加固量呈负相关;所提出的抗剪承载力计算公式与试验结果吻合良好。     

新疆自然环境下外贴纤维增强材料加固混凝土梁受弯性能的试验研究

研究吐鲁番地区自然环境对纤维增强材料(FRP)加固混凝土梁受弯性能的影响,制作了8根试验梁,其中4根进行室内试验;4根放置在吐鲁番地区鄯善县,自然老化1 881 d后,进行受弯试验,并与在室内环境养护条件下的FRP加固混凝土梁的受弯性能进行对比。试验结果表明:环境作用后,加固梁的承载力,延性和刚度变化不大,破坏形式主要是玻璃纤维增强材料(GFRP)U型箍局部剥离,FRP布被崩断。说明新疆吐鲁番地区大温差、强紫外线的自然条件对FRP加固混凝土梁的受弯性能影响程度较小。