内嵌CFRP板条加固混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根足尺混凝土梁的抗弯加固试验,对内嵌CFRP板条加固梁的破坏过程、受力性能、截面应变分布和挠度变形规律进行了研究。试验结果表明,内嵌CFRP板条加固梁跨中截面应变分布和挠度变形规律与外贴CFRP加固梁相似,但内嵌加固能有效避免板条的剥离破坏,其抗弯加固性能优于相应的外贴加固梁;预载加固将会降低内嵌板条的加固效果。基于混凝土结构加固理论,并考虑预加荷载的影响,对内嵌CFRP板条加固梁3种弯曲破坏形态(钢筋屈服前混凝土压碎、钢筋屈服后混凝土压碎和钢筋屈服后FRP拉断)下的抗弯承载力进行理论分析,并建立开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩的计算公式,其计算结果与作者及国内外已有的试验实测值吻合较好,可用于实际工程加固设计。     

带锚FRP受剪加固梁非剥离破坏模式BP网络预测

对带可靠锚固FRP受剪加固混凝土梁的非剥离剪切破坏模式做了细化分类,即包括FRP断裂控制的破坏、受压区混凝土(达到极限应力状态)压碎控制的破坏、FRP断裂与混凝土压碎同步发生的界限破坏等3种模式;利用BP神经网络建立了带锚纤维受剪加固梁破坏模式的智能预测模型,与31根非剥离破坏加固梁试验的对比结果显示:模型总体精度达到90%,说明建立的破坏模式网络预测模型适用于带锚纤维受剪加固梁非剥离剪切破坏模式的判别。     

爆炸荷载作用下外贴FRP加固钢筋混凝土双向板试验研究

通过集团装药隔土爆炸荷载作用下4块外贴FRP条带加固钢筋混凝土双向板和1块普通板的对比试验,考察了裂缝的产生、开展过程及分布形状,分析了FRP加固板的荷载、位移、加速度、钢筋和混凝土以及FRP应变动力响应时程,研究了FRP加固板的抗爆破坏特征。研究结果表明：外贴FRP条带加固能有效延缓混凝土的开裂,限制裂缝的开展,改善钢筋混凝土板的抗爆性能;外贴FRP条带加固后,RC双向板的跨中位移响应、混凝土和钢筋应变响应明显降低,结构的抗爆炸冲击波能力得到明显提高;外贴FRP条带加固双向板在爆炸冲击荷载作用下的破坏形态有受弯破坏和弯曲屈服后的剪切破坏,外贴FRP条带在极限状态时发生了剥离及断裂破坏。图12表6参10     

预应力FRP筋增强RC梁受弯破坏模式研究

针对同时配有非预应力钢筋和有粘结预应力FRP筋的混凝土梁的受弯性能,分别以CFRP和AFRP作为预应力筋,研究对应于钢筋屈服和对应于FRP筋断裂的2类界限相对受压区高度大小关系的变化,进而研究FRP筋性能指标对受弯破坏模式的影响.研究表明,破坏模式与2类界限相对受压区高度大小直接相关,而2类界限相对受压区高度的大小又受FRP筋性能指标的直接影响,采用FRP筋短期性能指标和采用考虑了环境折减系数、徐变断裂折减系数、松弛提高系数和材料系数后的FRP筋长期性能设计值分别进行计算,结果存在着较大差异.4种破坏模式中,破坏模式Ⅰ为设计预期的正常破坏模式,破坏模式Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ应在设计时予以避免.极限延伸率相对较小的CFRP筋的张拉控制应力不宜过高,否则会在长期使用过程中先于结构中钢筋屈服发生断裂.     

不同埋深的植筋群锚连接受拉试验研究

进行了埋深为10d和15d(d为钢筋直径)两种情况下植筋群受拉试验。研究结果表明,植筋群埋深15d时的屈服荷载较10d时的提高约22.5%,极限承载力提高约6.3%。破坏时二者的钢筋均达到屈服,为钢筋受拉破坏。埋深10d破坏时基材混凝土表面开裂严重,表现出锥体破坏的趋势;埋深15d破坏时为钢筋拉断,钢筋周围有混凝土小锥体破坏。建议工程应用中最小埋置深度取15d,并提出植筋群受拉承载力计算式。     

钢管混凝土叠合柱偏心受压承载力的计算方法

介绍了13根钢管混凝土叠合柱短柱(长细比4.67)的偏心受压试验结果,研究结果表明:钢管混凝土叠合柱偏心受压短柱正截面的破坏类型分为大偏心和小偏心受压破坏两种,以受拉区钢筋达到屈服强度,同时混凝土受压边缘达到极限压应变为界限破坏准则,同时其N-M具有抛物线的相关关系;叠合柱横截面应变符合平截面分布,不论偏心距大小,受压钢筋屈服总是先于受压区混凝土压碎。与试验结果相比,现行规程大幅度(51%~77.4%)低估了叠合柱偏心受压承载力。基于试验采用截面极限平衡理论提出了叠合柱偏心受压短柱的正截面承载力公式,公式形式简单,与我国现行的规范体系相协调,计算结果与试验结果吻合良好。     

受火后钢筋混凝土吊车梁加固方法的试验研究

为研究受火后钢筋混凝土吊车梁的维修加固方法,开展了粘贴CFRP布和粘贴钢板加固受火后足尺吊车梁受力性能的试验研究、理论分析和有限元分析。结果表明：未受火对比试件发生受拉区钢筋屈服、受压区混凝土压碎破坏;粘贴CFRP布加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋屈服和CFRP布拉断;粘贴钢板加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋和加固钢板受拉屈服以及受压区混凝土压碎。对于ISO 834等效受火60min后钢筋混凝土吊车梁,粘贴钢板加固效果优于粘贴CFRP布;ISO 834等效受火60min和90min后的钢筋混凝土吊车梁采用CFRP布加固后,极限荷载接近。加固后钢筋混凝土吊车梁试件跨中截面混凝土应变发展规律在混凝土腹板垂直裂缝完全发展前基本符合平截面假定。受火后加固试件的位移延性系数较未加固对比试件有所降低,粘贴钢板加固试件降低稍大。加固的受火后钢筋混凝土吊车梁极限荷载计算结果和有限元结果与试验结果误差绝对值为0.4%~7.8%,满足工程精度要求。     

受火后钢筋混凝土吊车梁加固方法的试验研究

为研究受火后钢筋混凝土吊车梁的维修加固方法,开展了粘贴CFRP布和粘贴钢板加固受火后足尺吊车梁受力性能的试验研究、理论分析和有限元分析。结果表明:未受火对比试件发生受拉区钢筋屈服、受压区混凝土压碎破坏;粘贴CFRP布加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋屈服和CFRP布拉断;粘贴钢板加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋和加固钢板受拉屈服以及受压区混凝土压碎。对于ISO 834等效受火60 min后钢筋混凝土吊车梁,粘贴钢板加固效果优于粘贴CFRP布;ISO 834等效受火60 min和90 min后的钢筋混凝土吊车梁采用CFRP布加固后,极限荷载接近。加固后钢筋混凝土吊车梁试件跨中截面混凝土应变发展规律在混凝土腹板垂直裂缝完全发展前基本符合平截面假定。受火后加固试件的位移延性系数较未加固对比试件有所降低,粘贴钢板加固试件降低稍大。加固的受火后钢筋混凝土吊车梁极限荷载计算结果和有限元结果与试验结果误差绝对值为0.4%～7.8%,满足工程精度要求。     

腐蚀钢绞线预应力混凝土梁的受弯性能试验研究

为研究腐蚀钢绞线预应力混凝土梁的受弯性能退化特征,制作了5根先张预应力混凝土梁试件和5根钢管抽芯成孔后张预应力混凝土梁试件,并对每组中的4根梁进行了为期13个月的掺盐加速腐蚀(腐蚀率0.94%~2.87%),然后对10根梁进行了3分点静载试验。试验及分析结果表明:腐蚀钢绞线预应力混凝土梁正截面会发生两种典型的受弯破坏方式,一种是传统的适筋破坏(力筋强化→混凝土压碎),因腐蚀尚未影响到预应力钢筋强化到混凝土压碎的完整过程,因而不会导致梁的极限承载力和变形能力降低;另一种是压碎前腐蚀钢绞线钢丝率先被拉断(断丝破坏),这种破坏会导致梁的极限承载力和变形能力发生不同程度的降低;在腐蚀率不大(小于2.87%)的情况下,腐蚀对钢绞线预应力混凝土梁的开裂弯矩、初始强化弯矩、极限弯矩以及初始强化挠度的影响都不显著,但会导致断丝破坏梁的极限挠度(断丝时)明显减小;在极限荷载之后,梁仍可以维持较高的承载能力继续承载并发展残余变形。     

配置纤维复材筋和普通钢筋的水泥基复材-混凝土组合梁抗弯性能研究

为了研究配置纤维增强复合材料(FRP)筋和普通钢筋的工程用水泥复合材料(ECC)-混凝土组合梁的抗弯性能,通过四点加载试验测试了具有不同ECC高度替换率的32根混合配置FRP筋和普通钢筋的组合梁弯曲破坏.试验结果表明,由于ECC中纤维材料具有出色的抗拉性能,与具有相同配筋的普通混凝土梁相比,混合梁和ECC梁的开裂、屈服...     

Debonding of FRP in bending: Simplified model and experimental validation

Reinforced concrete members strengthened in bending by bonding of surface-mounted fiber-reinforced polymer (FRP) may present several failure modes: failure of material (reinforcing steel, concrete and composite material) or failure of the interface between concrete-adhesive or adhesive-FRP. Nevertheless, experience gained from testing confirms that in most cases delamination prevails over the other possible rupture modes. Delamination in FRP strengthened sections is difficult to model because it involves multiple parameters such as FRP stiffness, adhesive material properties, presence of cracks in concrete, among others. A simplified model to predict strain of FRP at failure is presented in this paper. The experimental validation is presented as well. With this purpose carbon FRP and aramid strengthened specimens and large scale bridge models are considered. The types of bridge models tested include externally-prestressed segmental box-girder and monolithic RC continuous girders.Based on the results of the proposed model, an equation for the prediction of the ultimate force per unit width in the FRP to prevent FRP debonding is proposed. The equation has been experimentally checked with beams of small and large size, representative of real structures. In comparison to other available models, the equation is very simple to apply.     

Behavior of FRP–concrete–steel double skin tubular members under lateral impact: Experimental study

In this paper, an experimental investigation on the impact performance of FRP–concrete–steel double skin tubular members is presented. Twenty-four tests were carried out to examine the failure modes and the time histories of the impact forces, lateral deformations and strains. The effects of the impact energy and number of FRP layers on the impact behavior of the double skin tubular members were discussed. The results show that FRP–concrete–steel double skin tubular members behave in a ductile manner; there is a long stabilized stage of impact forces and the residual deformation mainly results from the cracking of FRP and concrete, as well as the overall bending deformation. The confinement of the outer FRP layers in the hoop direction to the sandwiched concrete in the composite members is small during the whole impact process. However, increasing the number of the outer FRP layers is somewhat beneficial to improve the dynamic resistance ability. The effect of the impact energy on the dynamic response of the composite members is significant. The difference between the FRP–concrete–steel double skin tubular members, concrete filled double skin steel tubes and concrete filled steel tubes is discussed based on the test results in this paper.     

Strengthening of one-way spanning RC slabs with cutouts using FRP composites

This paper reports the results of tests on fibre reinforced polymer (FRP) strengthened one-way spanning reinforced concrete (RC) slabs with central cutouts. Four wide slabs with cutouts were tested in addition to two narrow slabs without cutouts. Different positions of applied line loads for the slabs with cutouts resulted in different slab bending action and hence different FRP behaviour for the strengthened slabs. All FRP-strengthened slabs achieved a higher load-carrying capacity than their unstrengthened control counterparts. In addition, all strengthened slabs failed by debonding initiating at intermediate cracks (IC debonding) and in the case of the slabs with cutouts, the critical cracks were diagonal and originated from the corners of the cutout. The ability of the FRP to redistribute stresses around the cutout, the failure mechanisms, as well as pre- and post-debonding behaviour of the strengthened slabs was therefore assessed for different load application positions. Strains on the FRP, concrete and internal steel reinforcement, as well as deflections at different positions on the slab surfaces are also reported. An analytical model, which is based on the ultimate moment of resistance about critical crack lines, is also reported and it its predictions are found to correlate well with the experimental results. The analytical model is able to capture the different slab bending actions in addition to the debonding failure of the strengthened slabs.     

FRP增强预制裂缝混凝土的断裂性能

为了探讨纤维增强复合材料(FRP)增强预制裂缝混凝土的断裂性能,得到单层FRP对不同裂缝深度混凝土的最佳增强效果,通过相同尺寸、不同初始缝高比(0.2、0.3、0.4、0.5)的FRP增强预制裂缝混凝土三点弯曲梁断裂试验,基于FRP-混凝土界面黏结滑移模型,得到了FRP增强预制裂缝混凝土三点弯曲梁的断裂性能参数.结果表明:FRP增强预制裂缝混凝土的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线的峰值荷载大于普通混凝土的峰值荷载,且FRP增强预制裂缝混凝土峰值荷载随着初始缝高比的增加先增大后减小;初始缝高比从0.2变化到0.5时,FRP增强预制裂缝混凝土的起裂韧度可认为是常数;随着初始缝高比的增加,FRP增强预制裂缝混凝土的失稳韧度呈先增大后减小的趋势,当初始缝高比为0.4时,失稳韧度达到最大值,表明此时增强效果最佳;相比于普通混凝土失稳荷载后的脆性断裂破坏,FRP增强混凝土断裂破坏过程中的延性得到明显提高.     

碳纤维加强混凝土梁的试验研究

在混凝土结构中,碳纤维(FRP)成为钢筋加固的一种重要材料。FRP可大大改善碳纤维加强混凝土(FRPRC)梁的延性。为了提高梁的延性,同时也能保证FRP筋的高强度特性,建议采用纵向型钢以形成混合FRPRC梁。12根试件包括素混凝土梁、钢骨混凝土梁、纯FRPRC梁和混合FRPRC梁。试验结果表明:与纯FRPRC梁相比,混合FRPRC梁的延性更好;而且超配筋率高的FRPRC梁的延性更好。因此,配筋率可以提高FRPRC构件的延性,建议FRPRC构件设计首选超配筋率。     

盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结性能试验研究

为了研究盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面的黏结性能,对27个内嵌FRP筋加固混凝土试件进行盐腐蚀后的单端拉拔试验,分析试件的受力过程和破坏模式,研究内嵌FRP筋黏结长度、腐蚀时间和FRP筋类型对界面黏结性能的影响。结果表明：盐腐蚀的试件破坏模式分为结构胶劈裂、FRP筋拉断和结构胶劈裂且FRP筋弯折等3种,且以结构胶劈裂破坏为主。盐腐蚀环境下内嵌FRP筋混凝土试件的黏结应力与黏结长度、破坏模式与腐蚀时间有关。盐腐蚀环境会影响混凝土、黏结材料及FRP筋的力学性能,加剧黏结界面失效破坏。腐蚀时间为30 d和90 d的内嵌BFRP筋加固混凝土试件的耐盐腐蚀能力高于内嵌GFRP筋加固混凝土试件的,腐蚀时间为60 d的内嵌GFRP筋加固混凝土试件的耐盐腐蚀能力优于内嵌BFRP筋试件的。根据试验数据拟合了盐腐蚀环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结-滑移本构关系,其拟合优度达到0.988 0。     

FRP约束混凝土与钢管混凝土构件性能比较

FRP约束混凝土和钢管混凝土是两种不同的约束混凝土应用形式，分析表明，对混凝土进行约束，可以提高其承载力和延性；FRP约束下核心混凝土强度提高幅度较大；钢管混凝土构件延性好，破坏时变形较大，而FRP混凝土构件破坏呈脆性，破坏时变形较小，破坏发生突然。     

FRP片材加固钢筋混凝土梁极限承载力试验

制作了8根钢筋混凝土梁,考虑了混凝土等级、龄期、配筋、FRP加固情况等因素,对3组梁进行极限承载力试验,研究了纤维布加固钢筋混凝土梁的破坏模式、抗弯极限承载力、裂缝宽度、挠曲变形等内容.