CFRP加固大偏压RC柱二次受力时的机理分析

柱外部粘贴碳纤维布(Carbon fiber reinforced polymer,以下简称CFRP)加固,是一种安全、经济和快捷的加固方法,当今已经广泛地应用于工程中.钢筋混凝土(Reinforced concrete,以下简称RC)柱加固时一般难以完全卸载,因此加固后的RC柱存在明显的二次受力问题.比较了一次受力与二次受力的区别,针对CFRP加固的大偏心受压柱,推导了1种破坏模式下的承载力计算公式.分析了纵、横向加固CFRP后对柱受压侧混凝土强度的提高作用,并且提出界限状态下纵向CFRP界限加固量计算公式.     

二次受力CFRP布加固钢筋混凝土梁的受剪性能研究

在CFRP加固钢筋混凝土梁受剪承载力的基本假定的基础上,采用桁架-拱模型,推导出了一次受力下CFRP布加固钢筋混凝土梁的斜截面受剪承载力计算公式,考虑了CFRP受力的不均匀性,采用CFRP的有效应变,并在一次受力的基础上,考虑了二次受力对CFRP抗剪的不利,推导出了二次受力下CFRP布加固钢筋混凝土梁的受剪承载力公式.     

考虑二次受力影响的CFRP加固轴压圆管柱有限元分析

用有限元分析软件ANSYS建立有效的"壳—弹簧—壳"的模型,分别模拟5根相同截面、相同长细比、沿柱纵向粘贴不同层数CFRP布的圆管长柱,建立的有限元模型与试验结果进行对比验证了有限元模型的有效性。分析二次受力时的加固后极限承载力,并得出考虑二次受力作用下CFRP加固的空心圆管细长柱的轴压性能与不考虑二次受力时的差异,并据此提出相应的加固施工建议。     

CFRP和角钢复合加固混凝土矩形柱轴心受压承载力

采用统一强度理论,对碳纤维布(CFRP)和角钢复合加固混凝土矩形柱的轴心受压机理和约束模型进行分析,考虑碳纤维布和角钢材料的特点及对混凝土的约束作用,提出了该复合加固混凝土矩形柱的轴心受压承载力计算公式.将本文计算公式与文献试验结果进行对比,验证了该理论公式的正确性,并进行参数分析,得出参数k及倒角半径等因素对承载力的影响规律.该结果为此类复合加固混凝土矩形柱轴心受压承载力的计算提供了一定的理论依据.     

CFRP加固混凝土构件二次受力有限元分析

根据加固结构碳纤维布(CFRP)应变滞后的特点，提出了考虑二次受力时碳纤维布加固混凝土构件非线性有限元分析。分析中考虑了混凝土开裂后切向刚度的折减以及钢筋与混凝土碳、CFRP与混凝土的联结滑移的影响。通过实例对比分析表明，理论计算值与试验结果吻合较好，表明该方法的正确性。     

无机胶粘贴CFRP布加固梁火灾后受力性能试验

目前粘贴碳纤维(CFRP)布加固混凝土结构多采用环氧类有机胶,但其软化温度过低,多为60～80℃,用环氧类有机胶粘贴CFRP布加固混凝土结构难以满足耐高温要求.为此,研发了600℃时强度不低于常温强度的无机胶,并用其粘贴CFRP布加固混凝土梁.对4根已进行过火灾下耐火性能试验的加固梁进行火灾后受力性能试验,描述加固梁火灾后受力破坏过程,获得了火灾后受弯承载力试验值和荷载-跨中位移变形曲线,进行了受弯承载力分析,提出正截面承载力计算公式和构件刚度计算方法.试验与分析表明,当CFRP布历经的温度高于300℃时,CFRP布的强度不能充分利用,加固性能有所下降.相关公式计算值与试验结果吻合较好,可用于该类加固梁火灾后正截面承载力和构件刚度的计算.     

CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法

为完善CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法,一方面基于粘结-滑移理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝间距和宽度公式进行推导,提出了适用于计算CFRP布加固钢筋混凝土梁和有粘结预应力混凝土梁裂缝宽度的理论分析方法;另一方面又按照传统钢筋混凝土结构裂缝分析思路,在平均裂缝宽度lm计算公式中引入CFRP布和有粘结预应力筋影响项,在裂缝宽度wm计算公式和钢筋应力不均匀系数ψ的计算公式中引入考虑CFRP布和有粘结预应力筋作用的影响系数δf,并给出相应半理论半经验公式.两种分析方法的计算结果与试验结果吻合较好.     

碳纤维布加固钢筋混凝土小偏心受压柱的可靠度分析

对碳纤维布(CFRP)横向约束的混凝土矩形偏心受压柱进行了静载性能试验,测得了小偏心受压柱加固后的极限承载力,并在小偏心范围内,对不同偏心率下的CFRP加固混凝土柱受压的极限承载力和可靠度作了分析.结果表明:外贴CFRP能有效地提高小偏心受压混凝土柱的抗压极限承载力和可靠度,且其极限承载力和可靠度的提高幅度随偏心距减小而增大.     

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。     

复合加固圆形木柱轴心受压承载力计算

内嵌钢筋外包纤维布的复合加固方法可以有效提高古建木柱的受压承载能力和变形性能,大幅提升了其工作性能。为了提出内嵌钢筋外包CFRP(carbon fiber reinforced polymer)布复合加固圆形短木柱轴心受压承载力的计算公式,本文共完成了12组42根复合加固试件的轴心受压试验。试验结果表明：木柱的破坏主要发生于初始缺陷较为集中的区段,且复合加固方法能够提升木柱的承载力和变形能力,加固效果显著。基于经典的纤维布约束混凝土柱抗压强度理论,对CFRP布约束木柱相关试验数据进行了拟合分析,进而提出了三个CFRP布约束木柱的抗压强度计算模型。通过理论计算值与试验值的对比,比选出了适用的CFRP布约束木柱顺纹抗压强度计算模型,继而给出了复合加固圆形木柱的轴心受压承载力计算公式。依据补充试验结果和对既有文献研究中试验数据的对比计算可知,理论计算能够较好地预测相关试验结果,从而验证了复合加固圆形木柱轴心受压承载力计算公式的可靠性。     

Square concrete columns strengthened with carbon fiber reinforced plastics sheets at low temperatures

Twenty-one square concrete columns were constructed and tested. The testing results indicate that bonded carbon fiber reinforced plastics (CFRP) sheets can be used to increase the strength and improve the serviceability of damaged concrete columns at low temperatures. The failure of the specimens, in most cases, takes place within the middle half of the columns. And the failure of strengthened columns is sudden and explosive. The CFRP sheets increase both the axial load capacity and the ultimate concrete compressive strain of the columns. The ultimate loads of strengthened columns at −10, 0 and 10 °C increase averagely by 9.09%, 6.63% and 17.83%, respectively, as compared with those of the control specimens. The axial compressive strength of strengthened columns is related to the curing temperatures. The improvement of axial compressive strength decreases with reducing temperature, and when the temperature drops to a certain value, the improvement increases with falling temperature.     

碳纤维布加固高强混凝土偏心受压柱受力性能的有限元分析

目的研究碳纤维布加固高强混凝土偏心受压柱的受力性能,并建立其有限元模型.方法通过不同加固形式的18根试件,对碳纤维布加固高强混凝土偏心受压矩形柱的力学性能进行了有限元分析,主要考虑了偏心距、预损伤程度、纤维布的数量以及粘贴形式对加固效果的影响.结果给出了柱的荷载挠度曲线、混凝土轴向应力的分布情况、纤维布应力的分布情况等.结论不论是纤维布条带包裹,还是完全包裹的试件,加固后高强混凝土柱的极限承载力都有一定的提高,有限元分析结果和试验结果吻合较好,可以为实际工程加固柱的模拟提供参考.     

钢管自密实混凝土柱轴心受压承载力试验

对18根钢管自密实高性能混凝土柱进行了轴压强度承载力的试验研究,试验的主要参数分别为自密实混凝土的配合比和加载方式。在确定组成钢管自密实高性能混凝土柱的钢材与混凝土的应力-应变关系的基础上,利用钢管混凝土柱轴压强度承载力的实用计算方法对其受力性能进行了理论分析,并采用有限元程序ANSYS对轴压柱的荷载-应变关系进行了分析,最后得出了试验值高于理论分析值,而与有限元计算值吻合较好的结论。该试验结论对相关工程实践具有一定的参考价值。     

CFRP加固混凝土柱轴压性能尺寸效应试验分析

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土柱轴压性能的尺寸效应,设计了3组30根几何相似的CFRP加固钢筋混凝土柱,对其进行了轴心受压破坏试验.试验参数主要包括构件尺寸、钢筋配置和加载方式,研究了CFRP加固混凝土柱在轴压荷载下的破坏形态、极限强度、峰值应力、变形能力和残余变形等性能与构件尺寸的关系.研究结果表明:相同尺寸的CFRP加固钢筋混凝土柱比素混凝土柱的极限强度有不同程度的提高;CFRP加固钢筋混凝土柱的峰值应力随着尺寸的增大,呈先增大后减小的趋势,归一化轴向变形能力和残余变形随着构件尺寸的增加逐渐减小;不同的加载方式对于CFRP加固钢筋混凝土柱的承载力和极限位移影响不大.     

CFRP约束高强混凝土方柱应力-应变关系分析模型

目的研究CFRP（碳纤维增强塑料）约束高强混凝土构件的性能及基本受力特点，建立其应力-应变关系模型．方法通过不同加固形式的9组试件。对碳纤维布约束高强混凝土方柱的应力-应变关系进行了试验研究。考虑了碳纤维布用量、粘贴方式、纤维布条带间距等因素对约束效果的影响．结果给出了碳纤维布约束高强混凝土方柱峰值应力和峰值应变的计算公式及其应力-应变关系模型．结论不论是纤维布条带包裹，还是纤维布完全包裹的试件，加固后高强混凝土柱体的抗压强度都有一定的提高；其中纤维布用量增大时，抗压强度增强；全包试件比条带式包裹承载力增强效果显著．加固后试件的应力-应变曲线的下降段趋于平缓，延性有所提高．但破坏时仍具有较大的脆性．     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱承载力计算初探

目的 研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的承载力.方法 进行了12根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱和6根普通方钢管高强混凝土轴压短柱的试验研究和理论分析,探讨了与试件的含钢率及CFRP圆管与方钢管的相对配置率之间的关系以及它们对承载力的影响.结果 承载力随着含钢率及CFRP圆管与方钢管的相对配置率的增大而提高,回归得到了内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的承载力计算初探公式.结论 承载力计算公式的理论计算结果 与试验结果 吻合良好.证明了提出的计算公式的正确性.     

二次受力下预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力计算

外贴预应力碳纤维布加固混凝土构件是一种简单且有效的加固方式.对预应力碳纤维布加固混凝土梁的全过程做了理论分析,根据应力—应变关系及变形协调原理,分析了预应力碳纤维布加固混凝土梁各个阶段的承载力计算,并计算了在二次受力时的抗弯承载力,各阶段理论分析计算值与试验值基本吻合,可为实际工程的加固设计提供理论参考.     

CFRP加固混凝土柱在重复荷载作用下的性能研究

以深圳市黄山岗立交维修项目A匝道曲线桥为研究对象 ,采用碳纤维布不同的粘贴方式对加固的 4根钢筋混凝土柱进行重复荷载试验 ,研究了试件在重复荷载作用下的性能 .试验结果表明 ,应用碳纤维复合材料加固混凝土结构 ,不仅能有效提高混凝土结构的抗重复荷载能力 ,延长结构的低周疲劳寿命 ,而且大大改善了混凝土柱的延性 .所得出的结论对混凝土加固工程的研究和应用具有一定的参考价值     

纤维加固钢筋混凝土柱抗压性能试验研究

为了对8根钢筋混凝土短柱进行抗压加固试验研究,采用碳纤维和玻璃纤维两种材料分别对钢筋混凝土柱进行抗压加固,采用碳纤维以条带螺旋缠绕方式对2根柱进行加固,采用玻璃纤维分别以4层和2层全包裹方式加固了4根柱,其余2根柱为对比试件.采用分级单调加载方式对所有柱进行轴心受压试验,在加载过程中,量测了试验柱的应变、变形和极限承载力.结果表明,采用纤维对钢筋混凝土柱进行加固后,其抗压强度明显提高,延性明显加大,且抗压刚度也有一定提高.