碳纤维复材布加固不锈钢圆管短柱轴心受压试验研究

为研究碳纤维复材(CFRP)布加固不锈钢圆管短柱轴心受压性能,对外贴CFRP布加固不锈钢圆管短柱进行轴心受压试验。试验共制作了20根构件,4根未粘贴CFRP布的控制试件,8根环向外贴CFRP布的加固试件和8根正交(环向和纵向)外贴CFRP布加固试件。试件破坏形式主要分为两种:第一种是试件底部产生"象足式"屈曲破坏,第二种是外贴CFRP布加固(环向和纵向)后的试件在中间高度处产生向内局部屈曲变形;同时,在粘贴层数相同的情况下,环向粘贴效果优于正交粘贴效果;在相同的粘贴方式下,粘贴层数越多加固效果越好;纵向碳纤维布的存在反而会降低试件的极限承载能力,但可以略微提高试件的轴向刚度;并且在壁厚一定的情况下,直径越大的不锈钢圆管在CFRP布加固后增强效果越明显。     

碳纤维增强复合材料粘贴方式和层数对新疆杨木短柱轴压影响的试验研究

通过粘贴碳纤维增强复合材料CFRP加固新疆杨木矩形截面短柱轴心抗压的试验研究,主要分析了CFRP的粘贴方式(满贴、间隔贴)和层数(1层、2层)对杨木柱的极限承载力、荷载-应变曲线、纵向变形、横向变形等力学性能指标的影响。结果表明:CFRP满贴和间隔贴加固能够显著改善新疆杨木柱的轴心受压性能,并且加固效果满贴方式优于间隔贴方式;随着粘贴层数的增加,两种粘贴方式下加固柱的承载力均呈现增大趋势;当两种粘贴方式层数相同时,木柱的横向变形都得到了有效的约束,约束效果基本一致;而间隔贴加固方式下木柱的纵向变形较大,这种影响随着层数的增加更为显著。     

外贴CFRP布加固不锈钢和普通钢方管短柱轴压性能研究

通过对环向外贴碳纤维布（CFRP）加固不锈钢和普通钢方管短柱的轴压试验和数值模拟研究基轴压性能。结果表明,不锈钢和普通钢方管未加固短柱和加固试件的轴压破坏模式均为对称局部屈曲;CFRP布加固试件的轴压承载力与未加固试件相比均有明显提升,对于相同宽厚比的试件,4层环向加固的效果优于2层环向加固的;随着截面宽厚比的增加,试件的承载力提高百分比随之增加。同时,采用精细化有限元分析模型研究了不同宽厚比试件环向外贴CFRP布加固后的承载力;最后,基于受压薄壁截面的有效截面概念,提出了环向CFRP约束方管有效截面的假设,推导了环向CFRP布加固不锈钢和普通钢方管短柱轴压承载力的计算方法,并与本文试验结果、文献数据和有限元拓展参数模拟结果对比,验证了所提计算方法的有效性和适用性。     

CFRP加固冷弯薄壁槽钢短柱偏心受压承载力试验研究

为了研究CFRP加固冷弯薄壁槽钢短柱的稳定承载能力,对腹板和翼缘均粘贴CFRP的试件进行了偏心受压加载试验。7根试件长度均为750mm,其中1根为未加固的初始试件,其余6根在试件内侧和外侧同时粘贴50mm宽CFRP,间距分别为50、100mm和150mm三种,粘贴CFRP为1层和2层。试验结果表明：粘贴2层CFRP且间距为50mm和100mm的短柱局部屈曲迟滞于整体失稳,其余短柱均先发生局部屈曲,且所有加固短柱的局部屈曲荷载和承载力均有不同程度的提高。CFRP间距与短柱腹板高度的比值小于1时,加固效果较理想,且2层CFRP的加固效果好于1层的。当间距为50mm,层数为2层时,偏心受压稳定承载力提高幅度最大,为12.1%。最后,采用ANSYS有限元分析软件数值模拟构件的偏心受压性能,对比了试验数据和数值模拟结果,二者吻合较好。通过粘贴CFRP,可以迟滞薄壁压弯短柱的局部屈曲,当CFRP层数相同时,CFRP的间距越小,加固后其稳定承载能力提高越大。     

玄武岩纤维布加固新疆杨木矩形截面长柱偏心受压力学性能试验研究

通过对采用玄武岩纤维布加固的15根杨木矩形长柱进行偏压试验,研究不同粘贴方式、不同层数玄武岩纤维布加固长柱的承载性能。试验结果表明:与未加固杨木矩形长柱比较,采用玄武岩纤维布间隔贴1层、2层及玄武岩纤维布满贴1层、2层加固木柱时,木柱极限承载力分别提高8.70%、19.56%、23.91%、30.43%,纵向粘贴纤维布能够有效提高木柱的抗弯承载力。木柱破坏形式多为受压区内木材顺纹方向木纤维的压屈,玄武岩纤维布能较好地约束木柱横向变形,进而产生受拉区纤维拉断,加固后的试件应变增加幅度较大。     

纤维增强复合材料满贴加固新疆杨木短柱轴心抗压试验研究

为研究纤维增强复合材料满贴加固新疆杨木柱的力学性能,对新疆杨木矩形截面短柱采用玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)或碳纤维增强复合材料(CFRP)分别粘贴1层和2层进行加固,而后进行轴心抗压试验,对其承载力、荷载-应变曲线、纵向变形、横向变形等力学性能指标进行对比分析。试验结果表明:BFRP和CFRP满贴加固能够显著提高新疆杨木柱的轴心受压性能,承载力提高幅度中单层的介于71.3%~75%,双层的介于83.8%~86.9%;且BFRP满贴加固后木柱的抗压承载力较大,CFRP满贴加固后木柱的纵向变形能力较好,横向约束作用相对明显。     

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。     

碳纤维增强复合材料加固轴压足尺圆管柱的试验研究

对利用碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固的轴心受压足尺圆钢管长柱进行了静力试验,分析不同的CFRP布粘贴层数和粘贴方向对钢柱极限承载力提高的贡献,并通过ANSYS有限元软件对各试件的极限承载力进行数值模拟。参照英国建筑工业研究与情报协会(CIRIA)出版的《外粘纤维增强材料加固的金属结构》,对不同CFRP粘贴层数和粘贴方向钢柱试件的试验值、ANSYS模拟值与《外粘纤维增强材料加固的金属结构》中相关算式计算出的理论值进行对比分析,提出了加固后圆管柱的稳定承载力修正系数βc。综合考虑各类研究结果,给出βc的值,即:利用CFRP布纵向加固时βc=1.03,先纵向后环向加固时βc=0.93。     

纤维增强复合材料条带间隔贴加固新疆杨木短柱的轴心受压试验研究

针对15根采用间隔粘贴加固方法的新疆杨木矩形截面短柱进行轴心受压试验,研究粘贴不同纤维条带(碳纤维条带和玄武岩纤维条带)和不同加固层数(1层和2层)对其承载力、纵向变形、横向变形等性能指标的影响。试验结果表明:采用不同层数间隔粘贴加固新疆杨木短柱,其承载力和纵向变形都得到了一定程度的提高;木柱的纵向变形和横向变形会随着加固层数的增加分别增大和减小;加固短柱与未加固短柱相比较,其承载力会随着加固层数的增加而提高,其中,粘贴碳纤维情况下的提高幅度为40.8%(1层)和72.2%(2层),粘贴玄武岩纤维的提高幅度为36.1%(1层)和69.6%(2层)。     

CFRP加固冷弯薄壁C型钢长构件的轴压承载力

为了研究CFRP加固冷弯薄壁C型钢长构件的承载能力,对腹板和翼缘均粘贴CFRP的试件进行了轴心受压加载试验。7根长度均为1 400mm的试件,其中1根为未加固的控制试件,其余6根封闭缠绕外贴50mm宽CFRP间距为50、100、150mm 3种情况,层数为1层和2层。试验结果表明,在轴心荷载作用下的破坏模式为整体弯扭失稳,与控制试件相比,加固后试件的稳定极限承载力均有不同程度的提高;当CFRP间距与腹板高度的比值小于1时,加固效果较理想,且2层CFRP的加固效果好于1层。最后,采用有限元对模型进行数值模拟,对比试验数据和数值模拟结果,二者吻合较好。     

预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土方形截面短柱轴压性能试验研究

为了研究预应力碳纤维复材(CFRP)布加固钢筋混凝土方形截面柱的轴心受压力学性能,设计4根钢筋混凝土方形截面柱进行轴心受压试验,包括1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根预应力CFRP布加固的钢筋混凝土柱。通过试验获得了各试件破坏形态、受压极限承载力、轴向位移和CFRP布的应力应变曲线等试验数据,分析不同应力水平的CFRP布对钢筋混凝土方形截面柱加固后力学性能的影响。结果表明:与未加固的普通钢筋混凝土柱相比,采用预应力CFRP布加固试件的轴心受压承载力和延性均有明显的提高,提高幅度随应力水平的提高而增大;而且对CFRP施加预应力能避免纤维布的应力滞后问题,更好地发挥纤维布的高强性能。     

CFRP布条带加固T形柱力学性能分析

为了研究轴心压力作用下碳纤维(CFRP)布加固T形截面混凝土柱的力学性能,以9根T形柱的轴心受压试验数据为基础,采用数值模拟的方法对CFRP布约束下的T形柱的极限承载力进行分析,结果表明数值分析结果与试验结果吻合良好。在此基础上,开展了CFRP布加固T形截面柱承载能力的拓展分析,探讨CFRP布条幅宽度及净间距、混凝土强度、纵筋直径、CFRP布粘贴层数、CFRP布加固量对加固T形截面柱力学性能的影响。研究结果表明：当CFRP布用量相同时,柱的极限承载力与CFRP布条幅净间距和条幅宽度有关,在进行结构加固时不能仅考虑减小条幅净间距;混凝土强度等级的提高、纵筋直径的增加、CFRP布粘贴层数的增加以及CFRP布加固量的增加均能提高模拟柱的极限承载能力;在T形柱的翼缘与腹板转角处采用角钢锚固CFRP布,能够较好发挥CFRP布的抗拉强度,提高构件的极限承载力。     

GFRP加固实心黏土砖轴心受压短柱的试验研究

通过对7组粘贴玻璃纤维布(GFRP)的实心黏土砖轴心受压短柱及1组对比柱在单倚载作用下的试验研究,比较分析了不同长细比和不同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GFRP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.     

CFRP铝合金复合管海洋混凝土柱轴压性能试验及承载力计算

为研究CFRP铝合金复合管海洋混凝土柱的轴压性能，以CFRP粘贴位置和CFRP粘贴层数为变化参数，设计并制作18个试件进行单调静力加载轴心受压试验，观测其受力破坏过程形态，获取荷载-位移全过程曲线和截面不同材料应变分布数据，并对其破坏现象、承载力、吸能量和各组分应变与横向变形等进行细致分析。研究结果表明，试件破坏时CFRP均为拉断破坏，其中无内贴CFRP试件破坏形态为铝合金管腰鼓状破坏、核心混凝土压碎，内贴CFRP试件铝合金管及核心混凝土均为剪切破坏；CFRP与铝合金管有良好的变形协调性能；CFRP可以增强铝合金管海洋混凝土的极限承载力和吸能能力，且在CFRP层数相同时，内贴CFRP增强幅度更大；CFRP能有效抑制试件的损伤发展；最后提出了CFRP铝合金复合管海洋混凝土柱的轴压承载力计算公式。     

CFRP加固轴心受压方钢管柱稳定承载力试验研究

结合英国建筑工业研究与情报协会(CIRIA)编写的CFRP(Carbon-Fiber-Reinforced Plastic)加固钢结构设计指导手册《Strengthening metallic structures using externally bonded fiber-reinforced polymers》与我国《钢结构设计规范》(GB 50017—2003),在原轴压钢构件理论计算的基础上,引入稳定承载力修正系数,提出了带有修正系数的CFRP加固轴心受压方钢管柱稳定承载力计算公式,并通过对1个足尺未加固长柱和6个足尺加固长柱进行了轴心受压加载试验研究,分析了CFRP纤维粘贴方向及层数等因素对试件的承载力、破坏模式和延性的影响。利用ANSYS有限元程序建立"壳-弹簧-壳"有限元模型,将有限元计算结果和公式计算值进行了对比。综合考虑各类因素影响,给出利用CFRP布纵向加固时修正系数取为1.05,先环向后纵向或环向加固时修正系数取为0.95。该研究成果为编制国家标准"钢结构加固设计规范"提供了理论和试验依据。     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

纤维增强复合材料加固木梁受弯性能试验研究

对36根纤维增强复合材料(FRP)加固木梁的受弯性能进行研究。详细探讨受载后试件的工作机理和破坏模式。试件的设计参数为FRP的层数、FRP的类型及加固层的位置。分析各设计参数对加固木梁承载力和挠度的影响。试验结果表明,在木梁受拉区布置FRP可有效提高木梁的受弯承载力,受拉区粘贴一层CFRP可提高木梁受弯承载力30.61%。在纯弯区横向布置FRP可增强木梁受压区的性能,有效提高木梁的受弯承载力,提高的幅度与横向FRP层数有关。FRP加固木梁的破坏表现为受压区木纤维褶皱失稳、受拉区木纤维和FRP加固层被拉断。木梁受压区设置FRP加固层对受弯承载力的影响与加固的方式有关,受压区横向缠绕FRP加固效果最好,而沿梁纵向加固的效果并不明显。     

CFRP外贴加固混凝土梁斜截面力学性能及影响因素的试验研究

通过8根碳纤维布加固混凝土粱的抗剪试验,研究了碳纤维布加固方式、加同量、条带间距及粘贴层数对混凝土梁抗剪加固效果的影响.试验结果表明:外贴CFRP条带能有效提高试件的抗剪承载力,其破坏模式主要为CFRP布黏结失效破坏.承载力提高程度与加固方式、加固量、条带间距及枯贴层数密切相关.在受剪过程中,CFRP材料在混凝土梁裂缝发生之后开始发挥作用,而且CFRP条带的应变在斜截面上的分布不均匀.     

粘贴碳纤维布(CFRP)钢筋混凝土偏压柱试验研究

通过 2 3根粘贴碳纤维布 (CFRP)钢筋混凝土偏压柱及其对比柱在单调荷载作用下的试验研究 ,比较分析了CFRP加固前后偏压柱的承载力、延性及破坏形态。试验结果表明 ,在偏压柱的受拉面纵向粘贴CFRP可以较大地提高偏压柱的承载力 ,但不能改善柱子的延性 ;横向粘贴CFRP能显著地改善偏压柱的延性 ,柱的承载力也有所提高 ;纵、横向混合粘贴CFRP的加固效果最好 ,柱的承载力和延性均有较大提高。此外 ,根据试验结果的分析 ,提出了纵向粘贴CFRP的偏压柱的正截面承载力计算方法 ,计算结果与试验结果吻合良好。     

碳纤维复材布加固轴压圆管柱静力试验和数值分析

采用"壳-弹簧-壳"的有限元模型对碳纤维复材(CFRP)布加固轴压圆管柱进行有限元分析,通过有限元模拟结果与CFRP加固轴压足尺圆钢管柱的试验结果的对比分析,验证了模型的有效性。对采用不同CFRP粘贴方式的轴压圆管柱的极限承载力的分析发现:纵向粘贴CFRP对轴压圆管柱的加固效果较好,而先纵后环的粘贴方式效果相对较差。采用正交设计法分析了CFRP层数、长细比和初弯曲三个关键参数对CFRP纵向粘贴加固的轴压圆管柱的极限承载力的影响。分析结果表明:影响效果从大到小依次为CFRP层数、长细比和初弯曲,且CFRP层数与轴压圆管柱的极限承载力近似呈正比例关系,而长细比和初弯曲与轴压圆管柱的极限承载力近似呈反比例关系。