CFRP板加固受弯钢梁性能试验研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固钢梁时,采取防止CFRP板由于端部应力集中而发生剥离破坏的措施十分必要,通过采用不同长度、宽度、厚度的CFRP板对H钢梁进行受弯加固试验,并在CFRP板端部设置了碳纤维布U形锚固措施,试验结果表明:采用CFRP板加固钢梁能明显提高钢梁的抗弯承载能力和刚度,提高的幅值与加固面积、CFRP板厚度及端部锚固有关,加固面积越大、CFRP板越厚其加固效果越好;在加固延伸长度范围内设置的碳纤维布U形锚固,能在一定程度上防止剥离破坏的作用并可增加加固效果.     

CFRP板加固混凝土梁不同锚固方式受弯性能试验研究

近年来,碳纤维板在桥梁加固领域得到广泛应用.为了提高碳纤维板的加固效率,本文在总结施工工艺的基础上,利用自己研发的一套CFRP板锚固装置,对4根CFRP板加固混凝土梁进行了抗弯试验.试验结果表明,加固后的混凝土梁开裂荷载略有提高但不显著,而屈服荷载和极限荷载却有30%的提高幅度;U型箍式、钢板压条式、内嵌式锚固方式在抑制钢筋受拉区和混凝土受压区应变的增长、提高CFRP板强度利用率、减小裂缝间距方面依次增强但加固梁的延性都不同程度降低;加固梁在提高后期刚度方面效果显著.     

CFRP加固简支钢梁有限元分析

主要研究了碳纤维复合材料粘贴到钢结构表面用于结构补强与加固的技术特点,并对不同加固方式下的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固H型受弯钢梁进行有限元计算,得到了它们的荷载-挠度曲线,分析不同使用状态下的构件碳纤维加固对其承载力、刚度等方面的影响.结果表明,与未加固钢梁相比,采用CFRP加固后的钢梁的承载力、挠度得到显著改善.     

负载下焊接加固受弯工形钢梁的受力特性分析

采用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,对3个不同初始负载下焊接加固的受弯工形钢梁和1个做对比用的未加固工形钢梁的受力特性进行有限元分析,并详细介绍了2种用于模拟负载下焊接加固钢梁受力特性的有限元分析方法。基于目前最常用的、仅采用生死单元技术而未考虑焊接热过程的有限元分析方法,采用间接热一结构耦合分析方法,考虑焊接热过程和随温度变化的钢材材性,提出了能够考虑负载下焊接过程影响的有限元分析方法。通过将有限元计算结果与相应的试验结果进行对比,验证了采用的有限元分析方法和有限元模型的可行性。计算结果表明：负载下焊接加固后的钢梁的极限承栽能力受初始负载的影响较大。     

CFRP板侧面加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验

对CFRP板侧面加固混凝土梁的受弯性能进行了试验,分析了碳纤维板加固面积、加固位置、配筋率等参数对加固梁受弯性能的影响,结果表明:使用碳纤维板加固钢筋混凝土受弯构件,可以显著提高其受弯承载力和抗弯刚度,但两者之间并不成正比,CFRP板的用量有一个最佳值;混凝土强度的提高对加固效果的影响不显著,但配筋率的变化对加固效果有较大的影响,低配筋率的梁使用CFRP板加固后承载力的提高幅度要比高配筋率的梁显著;由于CFRP板的弹性模量比钢筋的弹性模量小,加固梁破坏时的挠度仍较大.建议在实际工程中应尽量采用弹性模量高、厚度小的CFRP板,并保证其锚固长度.     

CFRP加固钢筋混凝土梁受弯承载力分析

碳纤维布加固混凝土结构技术是近年来建筑加固领域的一项新型加固技术。分别对未加固和用碳纤维加固的钢筋混凝土梁建立了有限元模型,应用ANSYS软件进行了非线性有限元分析,研究了其挠度变化和极限承载能力等,并与试验结果进行了比较,有限元分析结果与试验数据吻合较好。研究表明,碳纤维加固钢筋混凝土梁可以显著提高其抗弯承载力。验证了本文的有限元分析方法的正确性,可以为实际工程碳纤维布加固混凝土梁的模拟提供参考。     

预应力CFRP加固预裂受弯构件有限元模拟分析

预应力碳纤维板加固技术既能发挥出碳纤维材料强度高、自重轻、易于施工耐腐蚀等优势,又能克服传统的外部粘贴碳纤维加固中存在的碳纤维板应变滞后的缺点.运用ANSYS有限元分析软件对CFRP加固的预裂钢筋混凝土梁进行模拟分析,对比数值分析和试验结果.结果显示,ANSYS可以较好地模拟预应力碳纤维板加固混凝土受弯构件的全过程,建模方法切实可行,结果可靠.     

混凝土受弯构件压区粘钢加固承载力分析

对混凝土受弯构件压区粘钢加固后的受力特性进行分析，提出了二次受力情况下压区粘钢加固受弯构件的受弯承载力计算公式。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土板的受弯试验研究

为研究预应力芳纶纤维布加固混凝土板的受弯性能,进行了8个配筋率相同、加固参数不同的混凝土板受弯试验,参数变量为纤维布的预应力水平和加固用量.对比分析了预应力与非预应力芳纶纤维布加固混凝土板的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、抗弯刚度及延性.试验结果表明,与未加固的混凝土板相比,预应力芳纶纤维布加固混凝土板的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载均显著提高;与非预应力芳纶纤维布加固混凝土板相比,预应力加固混凝土板的开裂荷载显著提高,加固效果随着芳纶纤维布的预应力水平和加固用量的增加更加明显.在试验基础上进行了承载力的分析计算,计算结果与试验值吻合较好.     

预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能试验

为研究钢-混凝土组合梁经预应力碳纤维板加固后的受弯性能,设计4根预应力碳纤维板加固试件和1根不加固的对比试件. 5根试件均为工字形钢-混凝土组合简支梁,采用四点弯曲静力加载.锚固装置为自主研发的装配式预应力碳纤维板锚固系统,碳纤维板与钢梁之间的锚固主要依靠端部锚具,并辅之以专用环氧胶的黏结作用.试验中考虑碳纤维板的加固量和预应力水平两种因素对加固效果的影响.结果表明:加载全过程截面应变基本符合平截面假定;增大碳纤维板的加固量能提高钢-混凝土组合梁的抗弯极限承载力;增大碳纤维板的预应力有助于提高钢-混凝土组合梁的屈服承载力,对结构抗弯刚度贡献有限;破坏阶段碳纤维板有断裂和剥离两种形式,其强度利用率可达到80%以上.所采用的锚固系统锚固力大、可靠度高,工程实用价值大;预应力碳纤维板加固钢-混凝土组合梁,能有效提高结构的抗弯承载力,是一种补强效果很好的主动加固技术.     

预应力碳纤维板加固混凝土梁抗弯承载力设计计算方法

在确定预应力碳纤维板加固混凝土梁极限状态的基础上,分别给出预应力碳纤维板在梁底面粘贴和梁两侧粘贴进行加固时的设计计算方法。算例表明：该方法同非预应力加固方法相比可有效提高其抗弯强度及刚度,同时可减少碳纤维用量、节省工程总造价。     

CFRP加固钢筋混凝土梁受弯性能的试验研究

对4根碳纤维布补强加固的钢筋混凝土梁进行加载试验，研究了碳纤维布对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响和作用。试验表明：利用碳纤维增强塑料加固可有效提高受弯构件的承载能力，并能抑制裂缝开展和提高构件的刚度和延性，同时对受弯承载力进行了理论分析，试验数据与理论分析吻合较好。     

CFRP与钢板复合加固混凝土梁斜截面试验研究

通过14根被加固钢筋混凝土梁的斜截面承载力试验,研究了碳纤维布和钢板以及两者复合加固后混凝土梁的破坏特征、受力性能和破坏机理,并对不同加固方法、剪跨比、加固片材的名义"配箍率"及粘贴锚固方式下的斜截面加固效果进行了分析。试验结果表明,碳纤维布与钢板复合加固可以大大提高混凝土梁的抗剪承载力,并使得梁的整体刚度和变形能力也得到提高;相对于碳纤维布加固,复合加固增大了梁破坏时碳纤维布的利用率;梁的剪跨比越大,其复合加固后承载力提高越明显,延性越好;对于粘贴锚固方式,U型锚固比两侧面粘贴加固效果好,45°粘贴比90°粘贴加固效果好;提高碳纤维布以及钢板的名义"配箍率"可以提高被加固梁的抗剪承载力。研究成果可为实际工程应用提供参考。     

预应力CFRP板加固混凝土梁挠度计算方法

在完成6根预应力碳纤维板加固混凝土梁抗弯试验基础上,对我国现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中适用于预应力混凝土梁短期刚度的计算公式进行了修正并提出了适合于预应力CFRP板加固混凝土梁挠度计算的建议公式,应用建议公式对本文的试验梁以及国内外8根试验梁进行了对比计算。结果表明,计算值与试验值吻合较好。     

碳纤维板加固钢筋混凝土梁短期挠度的试验研究

本文对钢筋混凝土梁底粘贴碳纤维板加固进行了试验研究,通过3根未加固梁的静载对比试验,着重探讨了6根加固的试验梁中一次和二次加载对混凝土梁刚度的影响,并建立了CFRP板加固梁截面挠度的计算公式。试验表明,粘贴碳纤维板可有效地加固钢筋混凝土结构,延缓了裂缝的开展和提高了梁的刚度,且计算结果与试验结果基本一致。     

CFRP和角钢复合加固损伤混凝土柱的承载力计算

基于试验结果和相应的规程,对CFRP和角钢复合加固混凝土柱的承载力计算方法进行了研究,提出了相应的计算公式,为实际工程设计提供了依据.     

配筋率影响钢筋混凝土悬臂梁碳纤维抗弯加固效果的有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,对7根碳纤维布加固的钢筋混凝土悬臂梁(第I组)进行有限元模拟,对加固后的构件破坏的形态、抗弯承载力提高幅度以及构件破坏时钢筋的利用率进行了分析.分析发现,构件纵向受拉钢筋的利用率与加固效果密切相关.在此基础上,通过减小第I组构件纵向受拉钢筋的截面尺寸改变配筋率,重新建立了7根钢筋混凝土悬臂梁(第II组).分析表明,纵向配筋率较小,受拉钢筋利用越充分的受弯构件,其抗弯承载力提高幅度越明显,经济价值更为突出.     

碳纤维布和钢板加固超载预裂梁的受力机理分析

选用32根不同配筋量的缩尺梁,进行不同预加超载幅值的重复加载预裂,并采用碳纤维和钢板加固,主要研究了具有不同损伤的被加固梁在加固前、后的受力状态,以及粘贴加固超载预裂梁在荷载作用下原结构和加固材料之间的内力分配,对进一步认识粘贴加固结构复合截面工作机理具有很好的参考价值.     

螺丝连接钢板可逆抗弯加固木梁的试验研究

优秀历史木结构建筑的维修加固方法要求具有可逆性,以保证其永续保护和适应性利用。共进行了11根螺丝连接钢板可逆加固木梁的对比试验研究,其中3根为未加固对比试件,8根为螺丝连接钢板加固木梁试件,试验参数包括螺丝直径、螺丝间距和钢板重复利用次数等。研究结果表明,螺丝连接钢板加固木梁的极限承载力显著提高,提高幅度为16%～79%,平均提高50%;初始弯曲刚度明显提高,提高幅度为21%～38%,平均提高30%;木梁跨中截面变形基本符合平截面假定。在相同荷载作用下,加固试件受拉边缘拉应变和受压边缘压应变均明显小于对比试件,加固试件跨中钢板应变明显滞后于木梁底面应变。理论计算和有限元分析结果均表明,螺丝连接钢板加固木梁受弯承载力计算值与试验值较为吻合,满足工程精度要求。螺丝连接钢板加固木梁是一种可逆的、可循环的、施工方便的、有效的加固方法,可用于优秀历史木结构特别是文物建筑的永续保护。