纤维编织网增强细粒混凝土加固RC受弯构件的正截面承载性能研究

采用纤维编织网增强混凝土(TRC)这种新型材料对结构进行修补加固不仅可以改善结构的性能,而且可以几乎不增加结构的截面尺寸。但由于纤维材料的脆性特征,在达到其极限抗拉强度时会发生拉断破坏,这对于结构来说是不安全的。为此,取单筋矩形梁研究,针对不同的纤维编织网的用量给出增强梁的两种界限破坏状态,并给出这两种状态分别对应的配网率与钢筋配筋率之间的关系。然后,基于平截面假定,给出TRC增强受弯构件在三种破坏形态下正截面极限承载能力的计算方法,包括一次受力和二次受力的情况。最后,结合试验数据说明第一种破坏模式的不利性,且采用该方法得到的承载力计算值与试验结果吻合得较好。     

冻融循环作用下纤维编织网增强混凝土加固梁的受弯性能

采用四点弯曲加载的方式研究冻融循环作用下冻融循环次数、纤维编织网增强混凝土(TRC)黏结剂、TRC型式和弯曲应力水平等因素对TRC加固梁性能的影响。结果表明:冻融次数越多,承载力下降幅度越大,梁越容易发生剪切破坏;用细粒混凝土将预制TRC板粘贴到梁底,在限制裂缝、承载力及挠度变形方面所表现出来的性能与现浇TRC加固很接近,而用结构胶粘结预制TRC板在各方面性能的表现不甚理想;弯曲应力水平越大,试验梁经过冻融循环的极限承载力下降越多,梁的变形越大。冻融循环对TRC加固梁有较大影响,使得梁的破坏模式、极限承载力和挠度有所改变,但在整个试验过程中,TRC对梁的加固保持较好的作用,使梁的裂缝发展得到了较好的控制。     

织物增强混凝土薄板加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

提出一种采用织物增强混凝土(TRC)薄板加固钢筋混凝土梁的方法,以梁两端纯弯区外侧400mm范围内的锚固方式和加固层织物网层数为主要变化参数,进行3组10根TRC薄板加固钢筋混凝土梁和2根对比梁的受弯性能试验研究,分析加固梁的破坏模式、荷载-挠度关系、荷载-钢筋应变、荷载-混凝土应变关系、裂缝开展情况,研究配网率对受弯承载力的影响。研究结果表明:TRC薄板加固可以有效地提高梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载;加固后梁的延性略有降低;当配网率提高到一定程度后,加固梁承载力主要由加固层与老混凝土之间的局部脱粘破坏决定。根据不同的破坏模式,提出了TRC薄板加固梁的受弯承载力计算方法,给出了相关计算公式。     

纤维编织网增强混凝土加固隧道衬砌数值研究

为了克服隧道衬砌内表面常用补强方法的不足,探索纤维编织网增强混凝土(Textile-reinforced concrete,TRC)加固隧道衬砌的适用性。开展界面黏结试验,分析TRC加固隧道衬砌的界面应力分布规律,在此基础上建立TRC加固隧道衬砌的合理数值模型并开展加固参数优化分析。结果表明:TRC加固隧道衬砌的最大界面应力出现在加固层端部,并沿着加固层迅速降低;TRC适合加固处于大偏心受压的衬砌截面,偏心距越大,增强效果越明显;采用提高纤维编织网用量的方法在一定程度上可以增强加固效果,但是增强趋势呈现出减弱趋势;隧道衬砌前期受力对加固效果存在负面影响,前期受力越大,加固效果越弱;采用TRC抑制衬砌张拉裂缝扩展的效果优异。     

纤维束编织网增强混凝土加固钢筋混凝土梁疲劳破坏试验研究

为研究纤维束编织网增强混凝土加固钢筋混凝土梁的疲劳性能,首先制作10根钢筋混凝土梁试件,并对其中的9根用纤维束编织网增强混凝土进行加固,1根作为对比梁未进行加固,然后采用三分点弯曲加载对试件施加疲劳荷载。试验研究了加固方式、配网率、配筋率、损伤程度等4个因素对加固梁的疲劳裂缝扩展及变形发展的影响。试验结果发现：纤维束编织网增强混凝土加固可以显著提高RC梁的受弯疲劳寿命。加固梁的裂缝数量多于非加固梁,裂缝宽度小于非加固梁。在疲劳荷载作用下,加固梁的裂缝及挠度发展都呈现初始发展、稳定发展、迅速发展三个阶段。针对加固形式,三面加固对斜裂缝的控制优于单面加固。加固前的静力损伤会影响加固梁的裂缝宽度,静力损伤越大,疲劳加载时的裂缝宽度越宽。配网率会影响加固梁最终破坏时的挠度,当配网率大于某一值时,加固梁最后破坏时的挠度明显增加;配筋率的增加可以延长挠度的稳定发展阶段。最后通过回归分析,得到了加固梁的疲劳刚度的算式,由该式计算的结果与试验结果符合良好,可为工程使用提供理论依据。     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁受弯试验研究

在6根钢筋混凝土梁的试验基础上,通过试验梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度以及钢筋和玄武岩纤维布的应变等参数,对粘贴玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能、破坏特征进行了分析,提出了相应的设计方法与建议,供工程应用参考。     

纤维编织网增强混凝土的研究进展及应用

纤维编织网增强混凝土(TRC)是一种新型的纤维增强水泥基复合材料,它是纤维编织网与精细混凝土的结合。系统介绍纤维编织网与精细混凝土的界面性能、TRC基本力学性能和耐久性能、TRC用于结构加固修复的特点和TRC加固板、梁、柱等构件的力学性能、纤维编织网联合钢筋增强混凝土的抗弯性能及TRC在工程实际中的应用。最后,结合国内外的研究现状提出该研究领域中有待进一步研究的问题。     

碳纤维片材加固钢筋混凝土梁受弯试验研究

本文对碳纤维受弯加固钢筋混凝土梁进行试验研究，分析了加固后梁的承载力、延性等结构性能指标，并探讨了受拉纵筋配筋率、混凝土强度、碳纤维量及二次受力等因素的影响。本文研究结论对碳纤维工程加固应用具有一定参考价值。     

CFRP布加固钢筋混凝土短梁受弯性能试验研究

通过7根碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土短梁受弯试验,研究了混凝土强度、纵筋配筋率和纤维布层数对加固短梁受弯性能的影响。试验结果表明:随纵筋配筋率和纤维布层数增加,加固短梁的破坏逐渐向超筋梁特征发展;跨高比为4的短梁均较符合平截面假定;随纵筋配筋率的增加,相同加固量的短梁延性逐渐减小;随纵筋配筋率和纤维布层数的增加,加固短梁的极限荷载显著提高。     

海洋大气环境下TRC加固RC梁受弯时变性能

为预测海洋大气环境下纤维编织网增强混凝土（textile reinforced concrete,TRC）加固RC梁剩余受弯承载力,对TRC加固RC梁受弯时变性能进行研究。基于材料时变性能,建立了TRC加固RC梁受弯承载力时变计算模型,在验证此模型可靠性基础上,通过9根TRC加固RC梁进行参数分析,研究TRC厚度（25、35、45 mm）、钢筋直径（12、14、16 mm）、纤维编织网层数（1~3层）等因素对TRC加固RC梁起锈时间、开裂时间、剩余受弯承载力的影响规律。结果表明：海洋大气环境下TRC加固RC梁受弯承载力随服役时间增加非线性降低,但是其退化速率小于普通RC梁的;增加TRC厚度可以有效延迟起锈时间和减少承载力降低幅度,当TRC厚度由35 mm增加至45 mm时,TRC加固RC梁的起锈时间分别为23.9 a和39.5 a,承载力降低幅度分别为27.48%和15.57%（服役60 a）;钢筋直径对起锈时间无影响,对开裂时间的影响也较小;当钢筋直径分别为12、14、16 mm时,经过60 a服役期后TRC加固RC梁剩余受弯承载力均较接近;增加纤维编织网层数可减小加固梁锈蚀后受弯承载力退化。     

钢纤维水泥砂浆钢筋网加固RC梁受力性能研究

对钢纤维水泥砂浆加固的抗弯足尺混凝土梁一、二次受力进行了试验研究。试验包括1根对比梁和6根用钢纤维水泥砂浆钢筋网加固的试验梁。试验梁采用三面U形加固形式,量测试验梁裂缝分布形态、荷载-挠度曲线、钢筋和混凝土及加固砂浆应变发展规律等。通过改变加固梁的加固配筋率和受力形态,研究了这种加固方法对RC梁的承载力、破坏形态、截面刚度及裂缝分布等的影响。试验结果表明,钢纤维水泥砂浆加固是一种有效的加固方法,能够显著提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、截面刚度以及抗裂性能。     

CFRP加固钢筋混凝土短梁抗弯刚度计算方法

通过7个碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)加固钢筋混凝土短梁的受弯试验,得出CFRP加固钢筋混凝土短梁在加载全过程的抗弯刚度曲线,分析抗弯刚度全过程曲线规律,采用合理计算假定,提出CFRP加固钢筋混凝土短梁抗弯刚度全过程曲线的计算方法。按文章方法对抗弯刚度进行计算并与试验值对比,结果表明,所提计算方法计算精度好,该方法既可用于CFRP加固短梁也可用于普通短梁的抗弯刚度计算。采用文章提出的抗弯刚度计算方法,运用数值积分原理自编MATLAB程序计算CFRP加固钢筋混凝土短梁的转角,计算值与试验值对比表明,自编程序合理且计算精度高,抗弯刚度计算方法可用于CFRP加固钢筋混凝土短梁的转角计算,转角计算也验证了抗弯刚度计算方法的合理性和适用性。     

内嵌CFRP板条加固混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根足尺混凝土梁的抗弯加固试验,对内嵌CFRP板条加固梁的破坏过程、受力性能、截面应变分布和挠度变形规律进行了研究。试验结果表明,内嵌CFRP板条加固梁跨中截面应变分布和挠度变形规律与外贴CFRP加固梁相似,但内嵌加固能有效避免板条的剥离破坏,其抗弯加固性能优于相应的外贴加固梁;预载加固将会降低内嵌板条的加固效果。基于混凝土结构加固理论,并考虑预加荷载的影响,对内嵌CFRP板条加固梁3种弯曲破坏形态(钢筋屈服前混凝土压碎、钢筋屈服后混凝土压碎和钢筋屈服后FRP拉断)下的抗弯承载力进行理论分析,并建立开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩的计算公式,其计算结果与作者及国内外已有的试验实测值吻合较好,可用于实际工程加固设计。     

预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁受弯承载力研究

试验浇筑4组再生粗骨料掺量为0%、40%、70%、100%的钢筋再生混凝土梁,根据预应力碳纤维布拉断破坏和剥离破坏的界限加固量,每组对2根钢筋再生混凝土梁进行预裂破坏后,分别进行预应力碳纤维布一层和两层加固,然后对4组钢筋再生混凝土梁进行受弯承载力试验。试验表明：随着预应力碳纤维布加固量的增大,加固梁的受弯承载力增大,梁屈服时,纯弯段受拉区横向裂缝数量增多且宽度较小;随着再生粗骨料掺量的增大,加固梁受弯承载力降低,梁屈服时,裂缝数量减少、宽度增大。最后依据试验结果与平截面假定,结合再生粗骨料掺量对钢筋再生混凝土梁受弯承载力的影响,考虑钢筋再生混凝土梁的二次受力,建立了预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁的受弯承载力计算公式。计算结果表明：受弯承载力计算值与试验值吻合较好,可以为预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁设计提供参考。     

配筋率对全珊瑚海水钢筋混凝土梁受弯性能的影响

通过对全珊瑚海水钢筋混凝土梁(CARCB)和普通钢筋混凝土梁(OARCB)进行受弯性能试验,研究了混凝土种类和配筋率对CARCB的变形性能、承载能力的影响。结果表明:随着配筋率的提高,CARCB的开裂弯矩和极限弯矩均逐渐增大,裂缝宽度扩展逐渐减慢,能有效抑制裂缝的发展。同时,可以通过提高配筋率,增大开裂弯矩与极限弯矩的比值,从而延后CARCB的开裂时间。CARCB的裂缝宽度均随着荷载的增长而增大,在加载初期,裂缝宽度增长缓慢,接近极限荷载时,裂缝宽度迅速增大,最终导致梁破坏。此外,综合考虑钢筋锈蚀引起钢筋截面损失和钢筋屈服强度降低的影响,提出了CARCB的极限弯矩、纵向受拉钢筋应力、平均裂缝间距和平均裂缝宽度的计算模型。     

型钢-钢纤维混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为解决型钢混凝土结构中型钢与钢筋相互干扰、混凝土浇筑困难等施工难题,将型钢混凝土梁中的钢筋笼完全或部分替换成钢纤维,形成型钢–钢纤维混凝土组合梁。完成12个型钢钢纤维混凝土组合梁和1个未添加钢纤维、未设置钢筋笼对比试件的抗弯性能试验。主要研究钢纤维掺量、型钢配钢率、箍筋设置和主筋设置对抗弯性能的影响。增加钢纤维用量能够在一定程度上提高承载力,其影响程度与型钢配钢率有重要的相关性,型钢配钢率越大,钢纤维的影响越突出。纵筋的设置能够大幅提升承载力,箍筋和钢纤维能够使纵筋对承载力的增强效果更为突出。试验结果表明：在相似用钢量的情况下,无配筋的型钢钢纤维混凝土组合梁不但能够解决型钢混凝土结构的施工困难,而且能够大幅提升延性性能,但由于未配置纵筋,正截面抗弯能力有所削弱;减小保护层厚度,提高型钢配钢率,能够充分发挥型钢翼缘良好的抗弯能力,弥补未设置主筋对承载力的影响,同时增加钢纤维用量,解决因保护层减小而导致的钢与混凝土界面黏结性能变差的问题;在设置钢纤维的情况下,钢纤维掺量较多试件的损伤发展快于掺量较少的试件,并且随着钢纤维掺量的增加,峰值荷载的损伤度越来越大;钢纤维用量越多,试件在峰值荷载状态下的耐损伤性能越好,即使在较严重的损伤状态下也依然能够保持极限承载能力。     

FRP片材加固钢筋混凝土梁极限承载力试验

制作了8根钢筋混凝土梁,考虑了混凝土等级、龄期、配筋、FRP加固情况等因素,对3组梁进行极限承载力试验,研究了纤维布加固钢筋混凝土梁的破坏模式、抗弯极限承载力、裂缝宽度、挠曲变形等内容.     

高延性混凝土加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究高延性混凝土（HDC）加固混凝土柱的受力性能,设计了8个RC柱,采用HDC和高性能复合砂浆进行加固,通过低周反复荷载试验,研究其破坏形态、变形和耗能能力。试验结果表明：采用HDC围套加固混凝土柱,可对核心区混凝土形成较好的约束作用,破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变,加固柱的承载力、延性和耗能能力都得到显著提高;HDC加固层能与混凝土较好地协调工作,可充分发挥HDC的高耐损伤能力,其加固效果明显优于高性能复合砂浆钢筋网加固;在HDC加固层配置钢筋网,可提高加固层对内部混凝土的约束作用,进一步提高加固柱的延性和耗能能力,但对其承载力的贡献较小;采用HDC围套式加固混凝土柱,可减轻竖向构件的损伤程度,提高其抗震性能。