CFRP-PCPs复合筋混凝土梁受弯性能试验及理论方法研究

通过对7根混凝土试件梁的抗弯性能试验,研究了普通钢筋、普通预应力CFRP筋以及不同CFRP张拉等级的CFRP-PCPs复合筋分别对混凝土梁的承载能力、挠度变形和裂缝形态的影响。研究结果表明:在正常使用阶段下,CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的裂缝、挠度满足结构安全使用要求;CFRP-PCPs复合筋混凝土梁能有效克服普通预应力CFRP筋混凝土梁的裂缝宽、挠度大的缺点;CFRP-PCPs复合筋能有效延缓传统预应力CFRP筋混凝土梁裂缝的开展,改善试件梁延性,提高试件梁强度和提高整体刚度。基于试验结果,推出了CFRP-PCPs复合筋混凝土梁受弯承载力、裂缝宽度和挠度的计算公式。结果表明计算值与试验结果能够较好吻合。     

不同加固方式对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响

以我国某条高速公路的改扩建工程中的预应力钢筋混凝土梁为原型,通过缩尺模型,设计了3根试验梁,主要研究了CFRP布加固法和预应力钢绞线加固法对桥梁结构弯曲性能的影响,分析了试验梁极限承载力的变化,梁体的挠度,混凝土、钢筋及加固材料的应变,裂缝数量及发展情况等.试验结果显示:CFRP布加固法和预应力钢绞线加固法均能有效提高梁体的承载能力;CFRP布加固法通过分散受拉区混凝土所受的拉应力,限制混凝土裂缝的发展;预应力钢绞线加固法约束梁体弯曲变形的效果非常明显,可以有效减小梁体的挠度.     

先张法预应力玄武岩纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能试验研究

采用先张法工艺设计制作了1根全预应力玄武岩纤维增强塑料筋(BFRP筋)混凝十梁,2根部分预应力BFRP筋混凝土梁和1根普通BFRP筋混凝土梁,对其进行三分点加载试验,主要测试了构件的开裂荷载、裂缝和挠度发展情况、屈服荷载和极限荷载等性能。结果表明,对BFRP筋施加预应力,可以提高梁的杭裂度,有效减小梁的挠度和裂缝宽度;非预应力钢筋的配筋率越大,梁的极限抗弯承载力越大,在BFRP筋配筋率相同的情况下,全预应力梁和非预应力梁的极限抗弯承载力相当;在预应力梁中采用非预应力钢筋,可以减小裂缝宽度间距,并且提高梁的延性;全预应力梁和非预应力梁在纯弯段上的裂缝数量和裂缝分布基本相同,部分预应力梁的裂缝数量明显多于全预应力梁和非预应力梁。     

梁压区边缘设置碳纤维板抗弯承载力试验研究

对2根受压区设置CFRP板的钢筋混凝土适筋梁进行静载四点弯曲试验,分别为在受压区设置一层CFRP板和二层CFRP板.实测轴向荷载-挠度关系曲线,分析加固梁的受压破坏形式、受压区设置CFRP板对适筋梁抗弯承载力、挠度以及应变的影响规律,同时进行1根普通钢筋混凝土适筋梁的静载试验,与受压区设置CFRP板的适筋梁进行比较,最后验证CFRP板加固混凝土构件应考虑CFRP板受压性能对构件承载力的提高作用,并推导出受拉面和受压面粘贴CFRP板加固的矩形截面受弯构件的正截面承载力计算公式.     

外贴预应力玻璃钢板加固混凝土梁试验研究

本文针对外贴复合材料加固混凝土梁存在的不足,将玻璃纤维材料(GFRP)先施加预应力,再将其外贴到混凝土梁受拉面以提高混凝土梁的承载能力.针对GFRP板横向抗剪切挤压强度低的缺点,研究对GFRP板的预应力施加方法,在此基础上完成了9根不同预应力度,不同混凝土强度等级混凝土梁的抗弯试验;同时完成了4根预应力GFRP板在梁侧立面不同粘贴方式抗剪试验研究.试验结果表明,外贴预应力GFRP板加固混凝土梁可大幅度提高混凝土梁的开裂弯矩、极限承载力及GFRP板的强度利用率,改善梁的裂缝开展情况及提高梁的抗变形能力.     

CFRP-PCPs筋内嵌加固混凝土梁抗弯刚度及截面内力分析

进行了8根CFRP-PCPs复合筋内嵌加固混凝土梁的加载试验研究。结果表明,与预应力CFRP材料的其他加固方式相比,采用预应力CFRP-PCPs筋内嵌加固混凝土梁可有效提高加固梁的刚度。依据试验荷载-挠度关系曲线,建立了三直线弯矩-曲率关系模型,并推导出了CFRP-PCPs筋内嵌加固混凝土梁短期刚度与挠度计算公式,将计算值与试验值进行对比,吻合度良好。     

部分预应力部分粘结CFRP筋预应力混凝土梁受弯性能的试验研究

在国内首次提出了"部分粘结"的新概念,进行了9根部分预应力部分粘结的碳纤维塑料筋(CFRP筋)与环氧树脂钢筋混合配筋混凝土粱的静栽试验,对其受力过程、破坏形态、荷载-挠度特性、延性性能、预应力度的影响等进行了分析.试验结果显示,采取部分粘结及混合配筋的模式有利于改善cFRP筋预应力混凝土梁的受力性能,对CFRP筋混凝土梁的设计计算理论具有重要的参考价值.     

锈蚀后体外加固梁疲劳性能分析

针对12根由实际工程缩尺,并按不同腐蚀率进行处理后的模型梁,采用体外预应力钢绞线加固方式,分别进行静载试验和等幅疲劳试验研究,进一步了解模型梁在不同锈蚀程度下,体外预应力加固对结构疲劳性能的影响.结果显示:体外预应力钢绞线加固方式可以改善试验梁的抗腐蚀疲劳性能,有效防止严重锈蚀梁发生脆性破坏,使锈蚀梁的疲劳寿命得到明显提高;随着锈蚀程度的不断增加,体外预应力加固对构件的承载力和抗弯刚度的提高幅度不断增大;通过引入锈蚀与疲劳作用的刚度修正系数,提出了疲劳荷载作用下,锈蚀后混凝土梁经过体外预应力加固的跨中挠度计算公式,为实际工程的应用提供参考.     

不同材料及加固方式对梁弯曲性能影响试验研究

为研究不同材料、不同加固量和不同加固方式对加固梁承载能力、挠度变化、破坏形态及裂缝发展的影响,通过四点弯曲加载试验,对11组试验梁进行抗弯试验研究。试验结果表明:不同加固筋材及加固方式对试验梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载及跨中荷载-挠度曲线都有一定的影响。提升开裂荷载主要受加固方式的影响,内嵌螺旋肋筋鱼尾式及格栅式的加固梁开裂荷载提升明显,较直嵌式加固方式,最大提高了182%;相同加固量时,端部锚固方式的加固梁屈服荷载和极限荷载提升最明显;采用内嵌CFRP筋材加固梁的极限荷载最大,最大提高了113. 68%。加固材料对加固梁的抗弯刚度影响明显,内嵌CFRP筋加固梁的抗弯刚度最优;十字嵌入式、鱼尾嵌入式、格栅式及端部锚固式加固梁的抗弯刚度要明显优于直嵌式加固梁。     

钢筋混凝土梁表层嵌贴CFRP的抗弯加固性能分析

本文通过有限元仿真对钢筋混凝土梁表层嵌贴CFRP进行抗弯承载力研究,主要分析CFRP加固混凝土结构后承载力的变化情况。通过结果可以发现,CFRP在加固钢筋混凝土梁之后,不仅能提高钢筋混凝土梁承载能力,还能够有效延缓钢筋混凝土梁表层裂缝开展,并且梁表面加固的层数越多,承载能力越高,但是加固一层的承载能力及经济效益最为显著。     

Effect of bonded lengths and wrappings on energy capacity and debonding strain of reinforced concrete beams strengthened with carbon‐fiber‐reinforced polymer

In this study, a series of flexural tests were performed to evaluate the energy capacity and debonding strain of reinforced concrete beams strengthened with a carbon‐fiber‐reinforced polymer (CFRP). Seven reinforced concrete beams were fabricated and loaded up to failure in a three‐point bending test. The type of CFRP laminate (plate or sheet), bonded length (1.44 or 2.16 m), and wrapping of the CFRP sheet were selected as the key test variables. The test results showed that beams strengthened with CFRP sheets were more effective than those strengthened with CFRP plates. The CFRP‐strengthened beams showed an elastic energy greater than that of the control beam, but the opposite result was obtained for the plastic energy. The average debonding strains of the CFRP plates and sheets were 4,309 and 11,649 μ, respectively, which corresponded to 21.5% and 77.1% of their respective ultimate tensile. POLYM. COMPOS., 38:1418–1426, 2017. © 2015 Society of Plastics Engineers     

CFRP加固初始受载钢筋砼梁抗剪性能的试验研究

在一组采用CFRP进行抗剪加固的初始受载钢筋混凝土梁试验的基础上，研究了这些梁的裂纹扩展。载荷-挠度曲线，碳纤维布的应变，箍筋应变，破坏载荷和破坏特征。     

CFRP加固初始受载钢筋砼梁弯曲性能的试验研究

在对一组采用CFRP进行抗弯加固的初始受载钢筋混凝土梁土梁试验的基础上。研究了这些梁的裂纹扩展。载荷-挠度曲线。纵向钢筋和碳纤维布的应变，破坏载荷和破坏特征。     

碳纤维加固钢筋砼柱承载力的影响因素研究

利用试验数据验证,建立一个有效、精确的有限元模型,使用ANSYS软件计算CFRP加固间距、层数、柱的截面尺寸及长细比的变化对碳纤维加固钢筋砼柱极限承载力的影响.结果表明,在加固层数相同时,柱的承载力随加固间距的增大而减小;应力随着CFRP布层数的增多而提高,CFRP加固层数较少时应力提高幅度相对较大,其极限加固层数为5层,超过此层数则CFRP利用率将变小;在短柱的范围内,CFRP加固后混凝土柱的最大轴向应力的计算结果十分相近,并不随着柱长细比的增加而变化较大;柱尺寸的变化对CFRP约束效果的影响较明显,约束后混凝土柱的承载力提高幅度随着尺寸的增大而减小.     

混杂FRP管约束混凝土组合梁的研究Ⅱ:延性性能研究

本文通过对4种不同铺层矩形混杂FRP管约束混凝土组合梁进行了三点抗弯试验,研究了不同铺层方式对构件延性性能的影响.从试验结果分析可得到如下结论:随着玻璃纤维层数增加,构件的强度和延性都得到提高;在相同的玻璃纤维铺层情况下,随着受拉面碳纤维层数增加,构件的强度增加,但延性减小.因此可通过不同的铺层设计满足构件的强度与延性要求.     

改性再生混凝土梁抗弯性能试验与分析

以硅粉含量和混杂纤维含量为试验参数,将1根普通混凝土梁作为对照组,3根不同硅粉含量和2根混杂纤维不同体积含量的梁作为试验组,对改性再生混凝土梁的抗弯性能进行分析,结果表明:改性再生混凝土梁与普通再生混凝土梁的破坏过程一样都具有明显的四个阶段,而且其基本受力过程也符合平截面假定;而且随着硅粉和混杂纤维的掺入使得改性再生混凝土梁的抗弯性能增强,抗开裂和极限承载力方面优于普通再生混凝土梁;而且按照规范计算出来的正截面极限承载力与试验值基本吻合,改性再生混凝土可以按照规范进行设计,为工程实践提供了参考依据.