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。     

预应力CFRP布加固低强度混凝土方柱的力学性能

为了研究预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固低强度混凝土轴心受压柱的力学性能,按截面配筋率不同设计制作了3组12根混凝土方形截面柱,混凝土强度均为C20,每组包括3根利用预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根未加固的普通混凝土柱.通过对每组柱的静载试验,得到了试验柱极限承载力、轴向位移等试验数据,并利用有限元软件ANSYS建立了分析模型,对预应力CFRP布加固低强度混凝土柱进行了研究.结果表明:预应力CFRP布加固的混凝土柱在纵向受力钢筋屈服后,预应力CFRP布对混凝土的环向预压作用能够明显提高加固柱的极限承载力,且承载力提高幅度受截面配筋率及CFRP布张拉控制应力影响;对于配筋率较低的混凝土柱,利用预应力CFRP布加固后柱的承载力提高幅度随CFRP布预拉应力的提高而增大;同时能够明显提高混凝土的极限压应变,增大加固柱的轴向变形;采用预应力CFRP布加固技术能够使CFRP布较早地参与受力,充分发挥其高强度特性.     

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。     

CFRP条带加固方形截面混凝土柱力学性能研究

为开展碳纤维增强复合材料条带对轴心受压的方形截面钢筋混凝土柱的力学性能研究工作,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作5根方形截面钢筋混凝土短柱,并对5根钢筋混凝土短柱进行轴心受压试验,得到各试验柱的纵向钢筋屈服时刻的荷载、混凝土达到极限压应变时刻的极限荷载值等主要数据.基于试验实测数据,利用有限元分析软件ABAQUS建立了 26根CFRP条带约束情况下的方形截面混凝土短柱模型,并对其力学性能进行了分析.获取了各模型柱的轴向荷载-位移曲线、极限承载力等数据.对试验数据及有限元结果进行分析,分析结果表明:CFRP条带约束状态下方形截面混凝土柱的极限承载力主要与CFRP条带用量、CFRP条带间距有关,CFRP条带用量越大,加固柱承载力提高幅度越大,CFRP条带用量相同时,极限承载力随着CFRP条带间距的减小而增大.基于本文试验与模拟结果,提出了CFRP条带约束方形截面钢筋混凝土短柱的承载力计算公式.     

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。     

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。     

CFRP布对不同截面混凝土柱加固性能分析

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)布对不同截面混凝土柱的加固性能,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作了3组钢筋混凝土柱,第1组试件为方形截面柱,第2组试件为T形截面柱,第3组试件是在第2组试件的基础上,在翼缘与腹板转角处利用角钢对CFRP布进行锚固。通过对3组钢筋混凝土试件进行轴心受压试验,得到了试件极限荷载、轴向变形以及破坏形态等试验数据。采用有限元软件ABAQUS建立了一批CFRP布约束状态下的混凝土短柱,并对其力学性能进行了分析。根据试验数据及有限元分析结果,提出了CFRP条带约束状态下方形截面钢筋混凝土柱和角钢锚固CFRP条带约束状态下T形截面钢筋混凝土柱极限承载力的计算公式。结果表明：随着CFRP条带用量的增加,加固混凝土柱的承载力增大;当CFRP条带的用量相同时,极限承载力随条带净间距的减小而增大;使用角钢在T形截面柱的翼缘与腹板转角位置对CFRP条带锚固,可以更好地发挥出CFRP条带的抗拉强度,使混凝土柱的极限承载力有所提升。     

碳纤维布加固轴心受压钢筋混凝土圆柱的研究

通过对9根混凝土圆柱的轴心受压试验,研究了碳纤维布加固混凝土柱后的破坏特征和受力性能。试验结果表明,用碳纤维布加固可以获得优良的力学性能,可使加固试件的极限荷载大幅度提高、混凝土的变形能力大大提高,混凝土柱的延性得到显著改善。     

复合加固木柱轴压特性试验研究

为了探究内嵌钢筋外包碳纤维(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)布复合加固不同截面木柱的加固效果,完成了54根加固木柱的轴心受压试验。考虑内嵌钢筋的数量和CFRP布的布置形式等试验影响因素的变化,分析了不同截面加固木柱的工作性能。试验结果表明:圆形加固木柱与方形加固木柱的破坏过程基本一致,圆形木柱的CFRP布易发生脆性断裂破坏,而由于钢筋的局部外凸作用,方形木柱的CFRP布表现为与木材的剥离破坏;内嵌钢筋可以提高圆形和方形木柱的承载力,CFRP布则能够明显提升圆形木柱的抗压承载力。试件的应力应变曲线分布表明:不同截面木柱的峰值应力和变形能力均随着内嵌钢筋数量以及CFRP布加固量的增加而增加;CFRP布的有效约束作用使其与内嵌钢筋相互促进、协同工作;复合加固方法对圆形木柱的加固效果优于方形木柱。基于试验数据的拟合分析,借鉴纤维复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)约束混凝土柱相关理论,建立了复合加固木柱轴心受压承载力计算模型。理论计算与试验结果的对比以及补充试验研究验证了所提出的承载力计算公式的可靠性。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁力学性能试验

基于预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁能够提高其承载能力的理论,进行了6根外贴预应力碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁的力学性能试验。研究了在不同预应力和不同端部锚固方式下加固后的钢筋混凝土梁的预应力损失、开裂荷载、跨中挠度、极限荷载及抗弯抗剪性能。结果表明:碳纤维布预应力在一定范围内能够决定钢筋混凝土梁的加固效果,同时在梁端部采取锚固方式能有效阻止预应力碳纤维布在放张过程中的预应力损失;预应力碳纤维布加固后梁的开裂荷载随着预应力的增大而增大,最大增大幅度达到81.8%;极限荷载在一定范围内随预应力的增大先增大后减小,极限荷载最大增大幅度为41.07%。     

带预应力约束拉杆R-CFT短柱轴压性能试验研究

为了解约束拉杆预拉力对矩形钢管混凝土短柱受力性能的影响,进行了3个带预应力约束拉杆短柱轴压试验和另外2个对比试验,对比试验试件中1个不带约束拉杆,1个带普通约束拉杆。预应力约束拉杆和普通约束拉杆均由M20高强度螺栓组成,作为普通约束拉杆的高强度螺栓,在构件受轴向压力前与钢管壁焊接成一体;作为预应力约束拉杆的高强度螺栓,在构件受轴向压力前通过扭紧螺帽产生预拉力,然后与钢管壁焊接成一体,由拉杆预拉力对钢管壁和核心混凝土进行预压。试验结果表明,设置约束拉杆后,构件的承载力提高,轴向变形能力增强;与普通约束拉杆相比,预应力约束拉杆能减小构件最大荷载时的变形,但对构件承载能力和后期变形能力影响不大;减小预应力约束拉杆的横向间距,可有效减小构件最大荷载时的轴向变形,提高构件前期刚度,但对构件承载力影响不明显;在截面宽度和拉杆数量不变的情况下,随着截面长宽比的增加,构件后期变形能力减小。     

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。     

聚乙烯纤维布约束混凝土短柱轴压性能的试验

试验研究了聚乙烯纤维布及其与碳纤维、芳纶纤维布混杂约束混凝土圆柱体的轴心抗压性能,重点分析了其破坏形态、承载力、应力-应变曲线和变形性能。试验结果表明:聚乙烯纤维布可显著改善混凝土柱的变形性能;它与碳纤维布混杂约束混凝土柱的承载力比单一聚乙烯纤维布约束柱提高91%,延性系数提高37%,可见,聚乙烯纤维布与碳纤维布具有良好的协同增强增韧效应。     

预应力碳纤维条带加固高轴压比混凝土圆柱抗震性能试验研究

为了研究预应力碳纤维条带加固高轴压比混凝土圆柱的抗震性能,进行了7个钢筋混凝土圆柱试件的低周反复荷载试验,其中1个为设计轴压比0.82的未加固对比柱试件,另外6个为不同高轴压比下的预应力碳纤维条带加固柱试件,主要考虑了环向预应力和轴压比两种参数对加固柱抗震性能的影响。研究结果表明：采用预应力碳纤维条带加固高轴压比混凝土圆柱后,其承载力、延性性能、耗能能力均有大幅度提升;预应力纤维条带提供的环向主动约束力能够有效抑制斜向剪切裂缝的开展,加固后高轴压比圆柱呈现出弯曲破坏特征;采用试验数据回归分析方法,得到了预应力碳纤维条带加固混凝土圆柱极限荷载点位移 Δm计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱抗剪性能试验研究

外包角钢与碳纤维布(CFRP)复合加固钢筋混凝土柱是一种新型加固方式。对6根复合加固柱及1根未加固对比柱进行低周反复受剪性能试验研究,探讨影响复合加固柱抗剪性能的因素,并分析不同条件下CFRP与外包钢缀板的应变情况。试验结果表明,复合加固方法能显著提高钢筋混凝土柱的抗剪承载力,试验中最大提高47%,且复合加固柱在破坏时延性得到较大程度的改善。在轴压比较低的范围内,复合加固柱的抗剪承载力随轴压比的增大而增大,但其延性下降。随着钢缀板加固量的增大,复合加固柱的抗剪承载力随之增大。随着复合加固柱剪跨比的增大,其抗剪承载力随之降低,但外加片材应变增大。CFRP与角钢复合加固体系能很好的约束混凝土的横向变形,两种材料能良好地共同工作,但约束材料强度的发挥是有限的,在达到极限承载力时,两种加固材料都不能被充分利用。     

持载下预应力CFRP加固R.C梁受弯承载力计算及其影响因素分析

粘贴预应力碳纤维布加固混凝土构件是一种行之有效的加固方式,通过对持载下预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯破坏理论分析和总结,推导出承载力计算公式,并通过理论计算分析了持载及预应力水平对承载力的影响。分析结果表明:当受压区混凝土压碎时,梁的极限承载力随着持载的增大而逐渐降低,随着预应力水平增大而逐渐增大且具有极值;当碳纤维布拉断时,梁的承载力随着持载的增大而逐渐增大,而随着预应力水平的增大逐渐降低。持载对极限承载力的影响较小,可以忽略;最后基于加固后构件的延性探讨了预应力CFRP有效张拉应变的控制值。     

不同约束条件下碳纤维布加固素混凝土柱的低温试验与分析

进行了碳纤维布对不同约束素混凝土柱的低温压缩试验,试验参数为3个温度(5℃、-5℃及-10℃)和2种碳纤维包裹方式。试验结果表明,在低温条件下,碳纤维布加固素混凝土柱可以有效地提高混凝土的抗压强度,整片完全包裹约束素混凝土方柱-5℃、-10℃抗压强度分别提高了40.06%、47.48%;碳纤维布还能有效地改善素混凝土柱的变形性能,-5℃全包裹的峰值应变提高了25.2%。