CFRP加固损伤钢梁有限元分析

研究了碳纤维复合材料粘贴损伤H型钢梁翼缘表面用于结构补强与加固的技术特点,对不同层数CFRP布加固受弯钢梁进行有限元分析。得到了加固前后的荷载-应变曲线和荷载-挠度曲线,分析CFRP用量对钢梁的破坏模式、屈服和极限荷载、刚度的影响。结果表明,加固钢梁屈服、极限荷载和刚度有不同程度的提高,随着加固层数的增加对结构极限状态的影响要高于对屈服状态的影响。     

二次受力下CFRP板加固钢梁抗弯承载力试验研究

通过对碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固受弯钢梁进行受力分析,推导了二次受力下CFRP板加固钢梁抗弯承载力计算公式。为验证该计算公式的正确性,进行了4根CFRP板加固H型钢梁的静力试验,并设置一根未加固钢梁作为对比梁,然后用有限元分析软件ANSYS进行模拟分析,并将理论计算结果、试验结果及有限元分析结果进行对比。结果表明,CFRP板加固钢梁的抗弯承载力随初始应力的增大而减小,所推导的抗弯承载力公式的理论计算结果与试验结果及有限元分析结果较为吻合,表明该计算公式具有较高精度。     

CFRP布加固H型钢梁承载力试验研究

对不同加载方式和不同加固模式下的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固H型钢梁进行了两组比较试验,并对试验结果进行了综合分析。通过对试验结果的比较分析,给出了各种加固方式下的钢梁的极限承载力变化及CFRP布和钢梁的各项力学性能,得出了一些具有工程指导意义的结论。     

预应力CFRP布加固腐蚀钢梁试验研究

通过切除钢梁下翼缘部分面积来模拟钢梁的局部腐蚀损伤,再粘贴碳纤维（CFRP）布于钢梁受拉翼缘进行加固修复,以此开展CFRP布加固腐蚀钢梁受弯性能的研究。共进行了6根CFRP布加固腐蚀钢梁试件的静载试验,根据钢梁受腐程度取翼缘宽度切除的比例分别为0%,50%和100%,切口宽度3mm,然后在钢梁下翼缘粘贴CFRP布或预应力CFRP布。试验结果表明,在加固钢梁的受拉翼缘屈服后,粘贴CFRP布能有效提高构件的承载力,预应力CFRP布加固能有效提高钢梁的屈服荷载和极限荷载。粘贴CFRP布、预应力CFRP布加固未腐蚀钢梁的极限荷载比原钢梁极限荷载分别提高12.9%、16.1%;CFRP布、预应力CFRP布加固腐蚀钢梁比原钢梁极限荷载分别提高6.5%、16.1%。在试验基础上,建立了预应力CFRP布加固腐蚀钢梁的承载力计算式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

焊接、拉挤成型CFRP板与湿法缠绕成型CFRP布加固钢梁疲劳特性对比分析

采用3种不同方法,即焊接、碳纤维复合材料(CFRP)板或湿法缠绕成型CFRP布粘结,对有缺陷的钢梁进行加固,研究加固后钢梁的疲劳性能。选用了2种不同的CFRP材料和2种环氧树脂,对每根梁跨中截面的受拉翼缘进行削切。CFRP板和CFRP布加固钢梁的屈曲模式不同。研究发现,1层CFRP板和环氧树脂加固方法延长的疲劳寿命是单一焊接方法的7倍;4层CFRP布加固梁能够将疲劳寿命延长3倍。根据试验数据的平均值绘制S-N曲线,通过其预测类似CFRP材料加固钢梁的疲劳寿命,使用条形应变仪测定裂纹扩展速率。疲劳荷载作用下CFRP板抵抗裂纹扩展的性能优于CFRP布。最大应力和裂纹扩展速率之间的关系能够用于预测类似CFRP材料加固钢梁的裂纹扩展长度。     

CFRP棱柱体复合筋加固钢梁性能研究

通过5根粘贴不同张拉控制应力的CFRP棱柱体复合筋加固钢梁受弯试验,对比分析试验梁的强度、刚度在静力荷载作用下的变化特性。试验结果表明采用CFRP棱柱体复合筋加固钢梁能明显提高钢梁的抗弯承载能力和刚度,CFRP棱柱体复合筋预应力水平越高其加固效果越好。     

带端部锚具碳纤维复材板加固开裂钢梁的界面剥离规律研究

黏接界面是碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢结构的最薄弱环节,尤其是钢梁缺陷处黏接层易开裂导致加固结构的破坏。对带端部锚具的CFRP加固开裂钢梁进行静载和疲劳试验,记录了试验过程中钢梁裂纹尖端开裂和胶层剥离情况。试验结果表明:静载作用下,界面剥离发生在跨中裂缝处并向两端延伸,端部锚具防止了CFRP板的通长剥离;端部锚具进一步提高了加固梁的极限承载能力,有利于提高加固梁的安全性;疲劳荷载作用下,界面剥离扩展速率在纯弯段基本不变,在弯段外加速扩展;静载作用下,钢梁腹板裂纹尖端开裂过程较缓,具有明显的塑性变形阶段,而疲劳荷载作用下裂纹尖端开裂则呈现突发性。     

碳纤维增强材料(CFRP)加固钢梁的疲劳试验研究

以钢梁为研究对象,对未加固钢梁与碳纤维增强材料CFRP加固钢梁在应力幅较小的中高周疲劳试验中的不同疲劳寿命进行对比,并对疲劳试验结果进行拟合分析。结果表明,在钢梁下翼缘疲劳敏感区域粘贴CFRP可以有效提高钢梁的疲劳寿命,对于存在初始疲劳裂缝的钢梁,采用CFRP加固可以将疲劳损伤钢梁的疲劳寿命恢复到未损伤钢梁的水平。     

碳纤维布加固混凝土梁抗弯承载力有限元分析

为了研究碳纤维布(CFRP)对混凝土受弯梁的加固效果,基于ANSYS建立CFRP加固前后混凝土受弯构件受力模型,利用有限元法得到构件应力状态与变形情况。分析ANSYS后处理数据得出CFRP对钢筋应力、开裂荷载与极限弯矩的影响。ANSYS分析结果与已有理论和试验结果基本吻合,表明了有限元分析的可行性。     

预应力CFRP布加固腐蚀钢梁的变形计算方法

通过切除钢梁下翼缘部分面积来模拟钢梁的损伤,再利用CFRP布粘贴钢梁受拉翼缘进行加固修复的研究。共进行了6根CFRP布加固腐蚀钢梁的试验,利用在钢梁下翼缘粘贴CFRP布或预应力CFRP布等来加固钢梁,翼缘切除率分别为0%,50%和100%的试件。试验结果表明,荷载-变形曲线具有两直线特征:第1阶段为钢梁下翼缘屈服前,荷载-变形曲线呈线性关系;第2阶段钢梁下翼缘屈服后,荷载-变形曲线出现转折点,斜率下降。在试验基础上,建立了预应力CFRP布加固腐蚀钢梁变形计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好。