外贴CFRP加固混凝土梁裂缝间CFRP与混凝土界面粘结性能研究

碳纤维(CFRP)布与混凝土界面的粘结性能是影响CFRP加固构件性能的关键因素,为了更好地理解其对构件性能的影响,进行了外贴CFRP加固混凝土梁纯弯段内CFRP-混凝土界面粘结性能的研究,建立了研究相邻裂缝间CFRP-混凝土界面粘结滑移的解析模型。该模型不仅可以给出粘结界面上滑移和剪应力的分布,还可以给出外贴CFRP加固混凝土梁中相邻裂缝间各材料的应力分布,进而进行构件开裂分析等。将裂缝间CFRP应变实测分布与模型计算结果进行了比较,结果表明:由该模型导出的CFRP应变分布与试验结果吻合较好。     

碳纤维布加固RC梁中粘结性能的非线性有限元分析

碳纤维布加固钢筋混凝土(RC)梁中,碳纤维布与梁底混凝土的剥离破坏使碳纤维布的强度不能得到充分发挥.分析碳纤维布与梁底混凝土的粘结应力,是研究碳纤维布加固剥离破坏承载力的基础问题.根据4根碳纤维布加固RC梁的试验研究结果,采用商业有限元程序MSC.Marc建立有限元模型,进行了非线性计算分析.通过分离总粘结应力中的局部粘结应力,得到粘结延伸长度范围内的锚固粘结应力分布,并结合试验数据对其分布规律进行了研究.根据分析和试验结果,引入了“有效锚固粘结长度”和“锚固粘结应力”的概念,给出了极限荷载下锚固粘结应力的计算建议.     

FRP布-混凝土界面粘结性能的有限元分析

FRP(纤维增强复合材料)布与混凝土界面的粘结性能是粘贴FRP布加固混凝土结构中的关键问题.首先讨论了该界面问题有限元分析的难点及建模方法,根据使用现有有限元程序试算的结果,讨论了界面问题中混凝土力学行为的特点及对混凝土本构模型的要求;在此基础上,提出了适用于分析FRP布-混凝土界面问题的混凝土本构模型,并编制了相应的程序,对FRP布-混凝土面内剪切问题进行了分析.分析结果与试验结果吻合较好,并给出了混凝土本构模型中相应参数的建议取值.基于数值模拟结果,对FRP布-混凝土界面粘接力学机理进行了讨论.     

碳纤维布加固混凝土结构疲劳特性试验研究

首次提出了界面剪切疲劳试验的新方法,借此研究了疲劳荷载作用下的碳纤维与混凝土粘结界面间的抗疲劳性能。并基于弹性理论,得出剪切变形条件下与弯曲变形条件下的碳纤维与混凝土界面间粘结剪应力的计算公式是相同的结论。因此用界面剪切疲劳试验代替弯曲疲劳试验去考察碳纤维与混凝土界面间粘结强度的疲劳性具有更高的精度和效率。同时试验结果表明:在应力比R=0.2条件下,碳纤维布与混凝土界面间的极限粘结疲劳强度约是其静粘结强度的64%,可见在疲劳荷载的作用下,碳纤维布与混凝土界面间的粘结强度将下降,因此在碳纤维加固的混凝土梁的设计中,应重视疲劳荷载导致的界面粘结强度降低的问题,并且设计时应对粘结剪切强度赋予一定的安全系数。     

碳纤维布加固混凝土构件温度应力研究

碳纤维布(CFRP)加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术,碳纤维布加固混凝土构件具有强度高、自重轻、不改变构件截面等优点。本文着重研究了碳纤维布加固混凝土构件的温度应力,并通过ANSYS对碳纤维加固混凝土构件温度应力进行了仿真分析。结果表明:在寒区及温差较大地区用碳纤维加固混凝土及钢筋混凝土构件时,应对温度应力予以重视。如果忽视温度应力的影响,在外荷载及温度次内力的共同作用下,会影响混凝土构件的安全性,甚至影响其使用寿命。     

CFRP加固钢板的粘结界面剥离破坏

II型界面破坏是碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)加固钢板常见的破坏方式之一。为揭示CFRP加固钢板粘结界面破坏的力学机制,开展了单剪试验和双剪试验分别研究了CFRP-钢板界面力学性能及破坏过程,并采用数字图像相关技术(DIC)对CFRP的轴向应变分布进行监测。对比两个试验的破坏模式发现,双剪试件的粘结界面主要发生II型破坏,界面破坏的主要力学原因是剪应力;而存在偏心加载的单剪试件,粘结界面上的剪应力和偏心加载引起的弯矩共同作用,使粘结界面发生I/II型混合模式失效。在II型破坏模式下,不同粘结长度的极限荷载及粘结滑移值随着粘结长度的增大而增大,但当粘结长度超过有效粘结长度后,极限荷载及极限滑移值基本保持不变。而在所讨论的偏心加载引起的界面I/II型混合破坏模式下,不同粘结长度的极限荷载基本不变。基于试验数据得到的双线性粘结-滑移关系建立了有限元模型,对CFRP加固钢板的II型界面粘结破坏行为进行分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好。      

CFRP加固砌体结构的试验研究

采用两种不同的加固方案,对四片砌体墙进行了试验研究,介绍了试验中对构件的加载控制过程,分析了用CFRP加固后砌体结构在水平低周反复荷载作用下的延性和水平承载能力,并对各种方案的试验结果及试验现象进行了分析研究,比较了不同的加固方案对砌体的抗剪承载力、抗震性能、延性等各方面的影响程度,根据试验结果提出了简易计算公式,计算值与试验数据吻合较好。理论与试验证明,采用CFRP加固后,砌体结构具有良好的抗震性能。因而,CFRP加固砌体结构的方法,不失为一种比较有效可行的方法。     

粘贴片材料加固混凝土梁的粘结剪应力分析

在受拉区表面粘贴加强片是加固混凝土梁的一种有效方法。本文在弹性理论的基础上，推导了受任意线性分布荷载作用下的混凝土梁采用粘贴加强片加固时，加强片端部粘结剪应力和最大粘结剪应力的计算公式。本文方法和有限元方法基本吻合。结果表明，最大锚固剪应力不但和粘胶层厚度、弹性模量有关，还和加强片厚度、弹性模量及长度有关。采用本文方法可以对加强片端部最大锚固剪应力进行验算，防止混凝土梁出现局部受拉破坏。本文研究结果将为进一步完善我国有关规范提供重要的参考资料。     

抗剪加固FRP与混凝土界面粘结性能的试验研究

为了深入理解抗剪加固FRP与混凝土界面的粘结性能,该文对侧面粘贴FRP的21根预置裂缝小梁进行了试验研究。试验设计考虑了FRP粘结长度、宽度、厚度及FRP纤维方向与裂缝张开方向的角度(简称“FRP纤维受拉角度”,用θ表示)对FRP与混凝土界面粘结性能的影响。试验结果表明：1) 所用的预置裂缝小梁可以有效对FRP与混凝土的界面粘结性能进行试验研究;2) FRP粘结长度、宽度、厚度及纤维受拉角度等因素对粘结强度有明显影响;3) FRP应变沿宽度方向的分布是不均匀的,这主要是由于裂缝不均匀开展导致FRP在裂缝开展快的一边先剥离。     

粘贴片材加固混凝土梁的粘结剪应力分析

在受拉区表面粘贴加强片是加固混凝土梁的一种有效方法。本文在弹性理论的基础上,推导了受任意线性分布荷载作用下的混凝土梁采用粘贴加强片加固时,加强片端部粘结剪应力和最大粘结剪应力的计算公式。本文方法和有限元方法基本吻合。结果表明,最大锚固剪应力不但和粘胶层厚度、弹性模量有关,还和加强片厚度、弹性模量及长度有关。采用本文方法可以对加强片端部最大锚固剪应力进行验算,防止混凝土梁出现局部受拉破坏。本文研究结果将为进一步完善我国有关规范提供重要的参考资料。     

模拟不中断交通状况下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁试验研究

为了调查动荷载作用下碳纤维布与钢筋混凝土梁的粘贴性能及加固效果,进行了5根模拟交通荷载(等幅正弦波形动荷载)作用下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁和1根保持荷载下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁以及2根对比梁的试验研究.试验中考虑了混凝土等级、配筋率、有无锚固条、粘贴长度、荷载幅值5个变化参数.试验结果表明,在模拟交通荷载的作用下,碳纤维布加固的钢筋混凝土梁粘贴性能满足要求,粘贴效果良好.在模拟交通荷载后的静载作用下,试验梁的抗弯承载力提高较多,加固效果明显,进一步验证了粘贴效果.     

碳纤维布-钢构件抗剪粘接性能试验研究

采用碳纤维布-钢构件搭接接头的单剪试验方法,深入研究了碳纤维布-钢构件的抗剪粘接性能.探讨了碳纤维布的粘接长度、层数、宽度比以及粘贴工艺等不同粘接参数对复合构件粘接性能的影响,初步描述了碳纤维布与钢构件的粘接机理.同时,采用解析方法对碳纤维布-钢构件的粘接界面受力性能进行了分析,取得了与试验较为吻合的结果,为碳纤维布加固修复钢构件提供了理论依据.     

CFRP 布加固预裂钢骨混凝土梁的试验研究

通过6 根(预应力)CFRP 布加固预裂钢骨混凝土梁的试验,研究了其受力机理和破坏模式,给出了承载力的计算公式。试验结果表明,一层和二层CFRP 布、一层预应力CFRP 布、二层分别为预应力和普通CFRP 布以及对预裂程度较大梁加固后的开裂荷载分别提高了27.3%、54.5%、90.9%、100%和9.09%,相应的极限荷载分别提高了16.2%、27%、28.8%、35.1%和14.4%;普通钢骨混凝土梁的荷载-变形曲线呈现三直线特征,加固后的梁则呈现二直线特征,CFRP 布加固后梁的裂缝宽度和间距减小,但是裂缝的数量却增多;承载力计算理论公式与试验结果吻合良好。     

内嵌碳纤维增强塑料板条抗弯加固混凝土梁试验研究

按照正常配筋浇筑了15根钢筋混凝土梁,在部分混凝土梁受拉区保护层内按照不同尺寸沿梁轴向开槽,在槽内嵌入碳纤维增强塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,简称CFRP)板条,用专用树脂对槽道进行充填,并对这些梁进行弯曲试验。研究了内嵌碳纤维增强塑料板条加固后混凝土梁的破坏形态、开裂弯矩、极限承载力情况,并与外贴等量碳纤维板条的混凝土梁进行了比较;分析了碳纤维板条加固量及开槽尺寸对承载力的影响及混凝土梁的变形和裂缝发展随加固量及开槽尺寸变化的情况。研究表明,与未加固梁相比,内嵌CFRP板条加固梁的极限承载力提高了11.2%―41.7%;与外贴CFRP板条加固梁相比,其极限承载力提高了15.5%―22.7%。     

石材表层嵌埋CFRP筋粘结性能试验研究

在花岗岩石梁受拉区嵌入CFRP筋以提高其抗弯承载力,对既有石结构加固和拓展现代石结构的应用范围具有重要意义。为研究石梁表层嵌埋CFRP筋组合石梁中CFRP筋、粘结剂与花岗岩的粘结性能,开展了26个直接拔出试件的试验研究。主要研究参数包括CFRP筋直径大小、CFRP筋嵌埋长度和粘结剂保护层厚度。试验现象揭示了3种典型破坏...     

混杂纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验及理论研究

该文提出了碳/芳纶/玻璃三种纤维混杂思路,高强、高弹模碳纤维提高承载能力,高延伸率玻璃纤维改善延性,而芳纶纤维使应力从碳纤维向玻璃纤维平稳转移。通过对11根钢筋混凝土梁的抗弯试验,研究了不同混杂方式、混杂结构、纤维布层数对梁抗弯性能的影响。结果表明:如果应力转移不平稳,混杂纤维布将与混凝土发生局部剥离,导致混杂纤维布加固效果降低;在相同纤维布层数条件下,与单一碳纤维布加固梁相比,碳/芳纶/玻璃层间混杂纤维布加固梁的初裂、屈服、峰值和极限荷载分别降低了22%、12%、12%和16%,而位移延性系数提高了20%,表明碳/芳纶/玻璃层间混杂纤维布能够显著降低单一碳纤维布的脆性。在试验研究的基础上,采用弹塑性截面分析法计算了混杂纤维布加固梁的承载力,理论计算值与试验值吻合良好。