CFRP约束高强混凝土方柱本构关系研究

为研究碳纤维约束高强混凝土单轴受压性能和应力-应变关系,进行了碳纤维约束高强混凝土棱柱体单轴受压试验,考察了混凝土强度、碳纤维包裹层数等参数对其单轴受压性能的影响规律;将试验结果与国内外七个碳纤维约束混凝土方柱的应力-应变模型进行了比较,发现已有模型不能准确反映碳纤维约束高强混凝土的单轴受压性能。     

碳纤维布约束混凝土方柱的轴心受压性能

通过16个混凝土方形试件的轴压试验,研究了碳纤维布约束混凝土方柱的受压性能。试验表明,碳纤维布约束混凝土方柱截面存在有效约束区和非有效约束区,当加固率较小时,碳纤维布约束混凝土方柱的荷载-变形关系曲线有下降段。对碳纤维布约束混凝土方柱的荷载-变形关系进行了数值模拟分析,和试验结果的比较表明,分析方法正确。最后根据287个试件的数值试验结果,提出了避免出现荷载-变形关系曲线下降段的碳纤维布约束混凝土方柱界限加固率表达式。     

CFRP约束高强混凝土应力-应变模型

为研究碳纤维约束高强混凝土单轴受压性能和应力-应变关系,进行了碳纤维约束高强混凝土棱柱体单轴受压试验,考察了混凝土强度、碳纤维包裹层数等参数对其单轴受压性能的影响规律;将试验结果与国内外七个碳纤维约束混凝土棱柱体的应力-应变模型进行了比较,发现已有模型不能准确反映碳纤维约束高强混凝土的单轴受压性能;选取与试验结果整体趋势相近的Youssef模型,依据本文试验结果对应力-应变曲线的特征点进行了修正,建立碳纤维约束高强混凝土的应力-应变模型,模型预测结果与试验结果吻合较好.     

碳纤维布约束加固混凝土偏压柱的试验研究与分析

通过5根碳纤维布约束加固混凝土柱的偏心受压试验,研究了加固后混凝土柱在不同偏心距荷载作用下的破坏特征和受力性能,对外包碳纤维布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载能力等进行了分析。结果表明,碳纤维布约束加固小偏心受压混凝土柱是有明显效果的,随着偏心距的增大,加固效果逐渐减小;柱截面平均应变符合平截面假定;因偏心受压下混凝土受压膨胀不均匀碳纤维布存在拉应变梯度。根据拉应变梯度简化约束性能,提出修正的受压区等效矩形应力图形以及界限受压区相对高度值,并给出碳纤维布约束加固偏心受压柱的承载能力计算公式。     

碳纤维布加固钢筋混凝土圆柱的轴心受压试验研究

通过对钢筋混凝土圆柱模型缠绕碳纤维布的轴心受压试验研究 ,详细介绍了用碳纤维布加固后的圆柱破坏特征 ,其受力性能及破坏机理 ,碳纤维布约束混凝土与钢筋及钢管约束混凝土的差异。并提出了用碳纤维加固钢筋混凝土柱的轴心受压承载力计算方法。     

碳纤维布约束混凝土应力-应变全曲线的试验研究

在合理评定碳纤维布有关力学指标的基础上 ,进行了碳纤维布约束混凝土的受压性能试验。根据试验研究了碳纤维布使用量对普通混凝土抗压强度和变形性能的影响。试验研究发现 :试件包裹碳纤维布后可以提高混凝土的抗压强度 ,并可有效地改善混凝土的变形性能 ,其效果随碳纤维布用量的增加而增大 ;在碳纤维布用量相同的情况下 ,分条包裹的效果要优于整条包裹的效果 ,即碳纤维布在实际工程应用中有个利用效率的问题。将碳纤维布用量折换成等效箍筋用量 ,同时根据理论分析和试验结果提出了碳纤维布约束混凝土的受压应力 应变全曲线方程     

不同环境下碳纤维布约束混凝土的受压性能

在标准养护、自然淋雨、自然不淋雨、淡水浸泡和硫酸盐溶液浸泡5种环境作用下,对碳纤维布约束混凝土试件和非约束混凝土试件进行对比试验分析.每作用一段时间后,取出试件进行单轴受压试验.两年内的试验结果表明,碳纤维布的约束可以有效提高试件的承载能力.在硫酸盐环境下,碳纤维布约束可以改善混凝土的抗腐蚀能力;在其他环境下,约束混凝土也都有良好的耐久性能.不同环境下,碳纤维布约束混凝土的极限应变基本不随时间发生变化.     

ANSYS在CFRP约束混凝土方柱受压分析中的应用

利用ANSYS软件对CFRP布约束混凝土方柱的轴心受压性能的全过程进行了模拟和分析计算,并对其进行了应力和应变分析.结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合良好,有限元分析可较准确地模拟碳纤维布约束混凝土方柱的受力性能;随着CFRP布层数增加,CFRP布约束混凝土的极限强度和极限应变提高,CFRP布对混凝土的约束作用明显增强,研究成果为模拟钢筋混凝土结构的受压性能提供了参考.     

WN胶和碳纤维布加固混凝土棱柱体试件受压性能的试验研究

研究了WN胶和不同层碳纤维布加固混凝土棱柱体的受压性能。WN胶和碳纤维布横向加固混凝土试件,至其完全固化后,测定了抗压强度和加载时间,接着分析了破坏过程中的受力状态和破坏形态,最后讨论了抗压强度与加载时间的相关性和最优加固措施。结果表明:WN胶和碳纤维布加固混凝土棱柱体后,(1)抗压强度和加载时间都得到改善,而且碳纤维布层数越多,抗压强度和加载时间改善越多;(2)加载过程中,混凝土棱柱体处于"伪"三轴受压状态,改善了原有的受压特性,提高了混凝土的抗压性能和加载时间;加载完成后,混凝土棱柱体局部碳纤维布开裂,上下表面边缘产生微裂缝;(3)抗压强度增长率与加载时间增长率高度相关,相关系数0.988 4;(4)WN胶和两层碳纤维布为最优加固措施,其碳纤维布约束作用发挥较完全。     

碳纤维布约束混凝土矩形柱的抗压性能研究

对碳纤维布约束的混凝土柱(从方形截面逐步过渡至圆形截面)进行了轴压性能试验。试验研究了碳纤维布约束混凝土柱的破坏形态及轴压应力与轴向、横向应变之间的变化曲线,确定了碳纤维布的有效应变系数。探讨了FRP材料约束混凝土矩形柱的侧向约束机理;提出了新的有效约束面积模型及侧向约束压力计算公式。基于现有试验研究成果,建立了碳纤维布约束混凝土矩形柱的抗压强度与峰值应变计算模型。针对碳纤维布充足约束混凝土矩形柱的应力-应变反应,提出了双线性理论模型,理论计算曲线与试验曲线基本吻合。     

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。     

碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响

通过外加电流加速锈蚀法获取锈蚀钢筋混凝土试件,采用横向粘贴碳纤维布的方法进行加固,设计并制作了未加固锈蚀试件、先锈蚀后加固和先加固后锈蚀三组22个试件。考虑保护层厚度、加固前或加固后的钢筋锈蚀率等因素,通过拉拔试验研究了碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响。分析结果表明,碳纤维布的约束作用能显著提高锈蚀后钢筋与混凝土间的粘结性能,试件破坏模式由混凝土劈裂破坏向钢筋拔出破坏转变。未加固锈蚀试件极限粘结强度随着锈蚀的发展而降低;锈蚀试件采用碳纤维布加固后,由于保护层的劈裂受到约束,极限粘结强度显著提高;由于碳纤维布对锈胀力和保护层劈裂的双重约束作用,先加固后锈蚀试件的极限粘结强度随着锈蚀的发展而增大,且比同等锈蚀率的先锈蚀后加固试件更为显著。根据试验结果分别建立了不同约束条件下锈蚀钢筋与混凝土间极限粘结强度的计算模型。     

预张拉碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

采用自行开发的锚具和张拉加固施工工艺,对12根钢筋混凝土梁进行了预张拉碳纤维布加固和单调静力加载试验.通过试验,研究了加固梁的破坏模式和破坏机理,分析了持荷力水平、碳纤维布预张拉应变和加固量对构件受力性能的影响.结果表明,采用预张拉工艺加固钢筋混凝土梁,梁端锚具具有很好的锚固作用,能有效避免碳纤维布端部剥离;提高碳纤维布的工作应变,可使抗拉强度得到充分利用;增加碳纤维布预拉应变和碳纤维布用量可提高梁的承载力,改善梁的使用性能;对于极限状态下碳纤维布被拉断这一破坏模式,加固时梁上的持荷水平对预张拉碳纤维布加固梁的极限承载力影响不大.另外,给出了加固梁截面抗弯承载力的计算公式和加固设计建议.     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的研究

由于外部约束能够极大地增加混凝土的强度和韧性,因而约束混凝土的抗弯承载力和抗压承载力也大大提高。本试验的目的是为了研究碳纤维布加固的钢筋混凝土柱在偏心荷载作用下的变形特性,揭示P-M曲线,以便对碳纤维布加固柱的设计工作有所帮助。     

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能试验

完成了粘贴碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳试验。试验结果表明,碳纤维布加固可以明显提高梁的疲劳寿命,减小粱的变形,提高梁的疲劳抗裂性能。因此,粘贴碳纤维布可以较大提高锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能,延长锈蚀钢筋混凝土结构的使用寿命,为碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土结构的长期疲劳性能研究提供了试验依据。     

温度对碳纤维布加固混凝土方柱承载力的影响分析

根据低温条件下碳纤维布加固钢筋混凝土方柱的试验结果,利用Excel软件中单因素方差分析方法来分析温度对碳纤维布加固钢筋混凝土方柱承载力的显著性,分析结果表明：温度对碳纤维布加固钢筋混凝土方柱的承载力有显著影响。     

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度

利用外加电流加速锈蚀法获得锈蚀钢筋混凝土梁,对其粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验,并对加固试验梁建立有限元模型,研究其在静力荷载作用下的抗弯刚度和变形能力。结果表明,随钢筋锈蚀率增大,碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度发生退化,极限变形能力逐渐削弱。粘贴纵向碳纤维布在一定程度上能够提高锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度,设置横向U形箍则能有效提高加固体系的整体工作性能。在试验及分析结果基础上,按照传统钢筋混凝土梁截面抗弯刚度解析分析方法的思路,引入钢筋应变综合系数来考虑锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能退化对梁抗弯刚度的影响,并根据试验梁和钢筋不同锈蚀程度有限元模型梁的计算刚度进行反推计算,建立了钢筋应变综合系数的计算公式,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。与试验结果及有限元模拟分析结果的比较表明,所提计算方法具有较高的精度。     

预应力CFRP布及预紧螺栓加固RC梁试验研究

为提高碳纤维布加固RC结构的效果及其可靠性,提出了预应力碳纤维布与预紧螺栓联合加固技术。结合在役RC梁的损伤特点及目前的RC梁加固方法,分别采用不同的碳纤维布加固技术对完整梁和破坏梁的抗弯性能进行了对比试验研究。针对目前碳纤维布张拉设备的缺陷,研发了便于现场应用的新型碳纤维布布张拉设备,分析了预应力大小对加固效果的影响。结果表明,预应力碳纤维布及预紧螺栓联合加固技术是一种更可靠的桥梁加固方法,不仅能够提高RC梁正截面的抗弯承载能力及正常使用阶段的截面刚度,而且螺栓预紧锚固碳纤维布能够很好地抑制其在混凝土表面的剥离,提高碳纤维布与混凝土表面之间粘结强度,对碳纤维布施加预应力能够充分发挥其高强性能,有效抑制混凝土裂缝开裂和开展。     

纤维布(FS)约束混凝土矩形柱轴心受压试验及非线性有限元分析

通过29个纤维布(FiberSheet,FS)约束混凝土柱和2个混凝土对比柱的轴心受压试验,以及FS约束混凝土柱的三维非线性有限元分析,研究FS约束混凝土矩形截面柱的轴心受压性能和FS的约束机理。FS约束混凝土柱有斜剪破坏和轴压破坏两种破坏形态;FS约束混凝土的轴压应力-应变曲线有三种形状;增大截面长宽比会减弱FS的约束效果;单独缠绕CFS比复合缠绕CFS和GFS对强度提高有利,但复合缠绕且GFS不少于1层时,对增大变形有利;轴向压应力大于0.6～0.8倍峰值应力后,FS的横向拉应变增大,对混凝土起约束作用;角部FS横向拉应变及截面角部混凝土的水平应力最大;可以将截面分为强约束区和弱约束区;角部的圆弧半径与1/2边长之比越大,强约束区的面积越大;纤维特征值对强约束区面积大小的影响不大,但是纤维特征值大,截面的水平应力也大。