CFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力可靠性北大核心

为了研究锈蚀的钢筋混混凝土梁在加固前后可靠度指标的变化规律以及荷载效应比对可靠度指标的影响,采用碳纤维布对一根锈蚀率为8%的钢筋混凝土梁正截面进行加固,并进行加固前后可靠度指标的计算。选取5组不同的荷载效应比,采用JC法计算梁的可靠度指标。分析结果表明：钢筋锈蚀到一定程度后,无法满足承载力要求,可靠度指标偏低;采用碳纤维布进行加固后,梁抗弯承载力提升显著,可靠度指标提升36%～41%左右,说明采用碳纤维对锈蚀的钢筋混凝土梁加固很有效;对梁正截面加固前后,结构的可靠度指标都随着荷载效应比的增大而减小;在一定范围内增加CFRP的面积,每增加一层,可靠度指标提升4%左右。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力可靠性

为了研究锈蚀的钢筋混混凝土梁在加固前后可靠度指标的变化规律以及荷载效应比对可靠度指标的影响,采用碳纤维布对一根锈蚀率为8%的钢筋混凝土梁正截面进行加固,并进行加固前后可靠度指标的计算。选取5组不同的荷载效应比,采用JC法计算梁的可靠度指标。分析结果表明:钢筋锈蚀到一定程度后,无法满足承载力要求,可靠度指标偏低;采用碳纤维布进行加固后,梁抗弯承载力提升显著,可靠度指标提升36%~41%左右,说明采用碳纤维对锈蚀的钢筋混凝土梁加固很有效;对梁正截面加固前后,结构的可靠度指标都随着荷载效应比的增大而减小;在一定范围内增加CFRP的面积,每增加一层,可靠度指标提升4%左右。     

碳纤维加固锈蚀钢筋混凝土柱轴压承载力的可靠性研究

为研究碳纤维加固钢筋混凝土柱轴压承载力变化规律,提出基于JC法的钢筋混凝土柱轴压承载力可靠度计算方法。考虑钢筋锈蚀率、碳纤维加固量、荷载效应比等因素,应用MATLAB计算软件进行数值分析,结果表明钢筋锈蚀后柱的可靠度指标偏低,若粘贴4层碳纤维布,可提升约33%柱的可靠度指标;在加固前后,柱的可靠度指标均随荷载效应比的增大而减小;钢筋的锈蚀率对结构可靠度指标影响显著,可靠度指标随锈蚀率增加而降低;碳纤维布每增加1层,柱的可靠度指标提高3.7%~5.8%。     

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过10根碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁和2根锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,研究了钢筋锈蚀率、碳纤维布加固量、荷载比、加固前损伤等因素对碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能的影响。试验结果表明,碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的典型疲劳破坏过程仍具有三阶段发展规律,但其第二阶段在整个发展过程中所占的比例有所下降。钢筋的疲劳性能是控制加固梁疲劳破坏的主要因素,随着钢筋锈蚀率的增加,梁的疲劳寿命急剧缩短,其破坏形式为受拉钢筋脆性断裂,外贴碳纤维布加固则能明显改善锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳性能、提高梁的疲劳寿命,避免锈蚀钢筋疲劳断裂后梁突然失去承载力。基于此,提出了采用粘贴碳纤维布提高锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能的设计步骤。荷载水平提高以及加固前的损伤均会降低混凝土梁的疲劳寿命,因此在钢筋混凝土结构使用过程中应尽量避免超载现象,并应及时对损伤结构进行修复、加固。     

碳纤维加固锈蚀混凝土梁短期疲劳性能研究

在不同荷载条件下,对8根钢筋混凝土梁进行试验,研究短期疲劳荷载作用下的变形、应力分布以及短期疲劳荷载作用后的力学指标。试验结果和分析表明:疲劳荷载对锈蚀钢筋混凝土梁的影响较大,明显降低试验梁的极限强度和延性;碳纤维加固后的锈蚀混凝土梁的极限承载力明显提高,且在破坏时具有良好的延性,承载力极限值可以提高22%～47%。碳纤维"U"形箍对试验梁的性能影响较大,没有粘贴"U"形箍的碳纤维加固试验梁在后期加载过程中,由于混凝土保护层的突然脱落而发生破坏。采用碳纤维材料加固后的较低锈蚀率的钢筋混凝土梁在经过短期疲劳荷载后依然能够具有良好的力学性能。     

装配式混凝土梁受火后抗剪承载力可靠度分析

为了研究装配式混凝土梁受火后抗剪承载力可靠度变化规律,提出基于JC法(当量正态法)的可靠度计算方法。采用有限元分析软件ABAQUS对ISO-834标准升温曲线下的装配式混凝土梁进行温度场数值模拟,计算受火后混凝土、钢筋强度,得到折减后梁抗剪强度,应用数值分析软件MATLAB进行可靠度数值分析。考虑受火时间、荷载效应比等因素的影响,得到受火后装配式混凝土梁抗剪承载力可靠度。研究结果表明,随着荷载效应比和受火时间的增加,装配式混凝土梁的抗剪承载力可靠度指标降低,且受火时间的影响更为明显;当受火时间为120 min时,梁抗剪承载力可靠度大大降低。分析结果可以为受火后装配式混凝土结构性能研究提供理论参考。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁力学性能试验

基于预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁能够提高其承载能力的理论,进行了6根外贴预应力碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁的力学性能试验。研究了在不同预应力和不同端部锚固方式下加固后的钢筋混凝土梁的预应力损失、开裂荷载、跨中挠度、极限荷载及抗弯抗剪性能。结果表明:碳纤维布预应力在一定范围内能够决定钢筋混凝土梁的加固效果,同时在梁端部采取锚固方式能有效阻止预应力碳纤维布在放张过程中的预应力损失;预应力碳纤维布加固后梁的开裂荷载随着预应力的增大而增大,最大增大幅度达到81.8%;极限荷载在一定范围内随预应力的增大先增大后减小,极限荷载最大增大幅度为41.07%。     

外包碳纤维布加固梁抗剪性能的试验研究

本文介绍了外包碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁抗剪承载力试验的初步研究结果.试验中采用多种不同的碳纤维加固方式.试验研究表明,使用碳纤维布加固钢筋混凝土梁可以较普通钢筋混凝土梁获得更高的抗剪承载力和刚度.试验同时表明,加固效果取决于多种因素剪跨比,锚固长度,碳纤维布厚度及外包碳纤维布方案.     

环境作用下侧面内嵌碳纤维增强复材加固混凝土梁抗剪可靠度分析

为了评估环境作用对侧面内嵌碳纤维增强复材(CFRP)加固钢筋混凝土梁抗剪可靠度的影响,在考虑环境作用的情况下建立了加固梁极限状态抗剪承载力功能函数时变模型;基于当量正态化法(JC法)计算不同恒载标准值与活载标准值比值下混凝土梁加固前后的时变抗剪可靠度,继而评估加固梁的服役年限。结果表明:混凝土梁抗剪可靠度随服役时间在早期呈现缓慢下降,而后期呈线性快速下降的趋势;加固梁相比未加固梁,可靠度有一定程度的提高。抗剪梁在达到80%的服役基准期之后,采用侧面内嵌CFRP技术进行加固,可以延长梁体的抗剪服役寿命,约为服役基准期的8%。     

纤维网格复合超高性能混凝土加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究纤维网格复合超高性能混凝土（UHPC）加固钢筋混凝土梁的抗剪性能，对2根UHPC加固梁、4根纤维网格复合UHPC加固梁及2根未加固梁进行静力试验，研究剪跨比、UHPC厚度和纤维网格层数对钢筋混凝土梁破坏形态、荷载-挠度曲线、受剪承载力以及延性的影响。结果表明：采用UHPC对钢筋混凝土梁进行抗剪加固，可以明显改善梁的破坏形态，提高梁的受剪承载力；采用UHPC对钢筋混凝土梁进行抗剪加固，可以显著提高梁的开裂荷载，提升幅度为150%～216%；采用纤维网格复合UHPC加固的梁，延性系数大幅增加。最后，利用桁架-拱模型，推导了纤维网格复合UHPC加固钢筋混凝土梁的受剪承载力计算公式，计算值与试验值吻合较好。     

织物增强混凝土加固RC梁的斜截面抗剪承载力试验研究

基于不同剪跨比的织物增强混凝土(TRC)加固RC梁的斜截面抗剪承载力试验,研究被加固梁的斜截面抗剪承载力及其破坏形态的变化,并研究剪跨区加固后梁的变形特点。试验结果表明,加固措施可以有效地提高梁的斜截面抗剪承载力,改善梁的斜截面破坏的脆性,对斜裂缝的发展有一定的约束作用,并减小梁在斜裂缝出现前的挠度。试验还表明,对剪跨比较大的RC梁,采用织物增强混凝土薄板加固后,其斜截面抗剪承载力提高幅度较大:当剪跨比为1时,加固后梁的斜截面极限抗剪承载力提高4%;当剪跨比为2.5时,加固后梁的斜截面极限抗剪承载力提高68%。在试验研究的基础上,给出TRC薄板加固梁的受剪承载力设计计算公式,公式计算结果与试验结果基本吻合。     

预载水平及剪/弯承载力比对剥离破坏的影响

通过碳纤维片材加固钢筋混凝土简支梁的受弯试验及文献中相关试验,研究了预载水平及剪/弯承载力比对纤维片材初始剥离荷载的影响。对本文试验及文献中发生剥离破坏的碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的试验研究,分析结果表明:(1)随剪/弯承载力比的增大,加固梁纤维片材的初始剥离荷载也随之增大;但当剪/弯承载力比值较小,即受剪承载力富裕度较小的情况下,纤维片材可能会在低于设计极限承载力时发生剥离破坏;(2)加固时预载水平的大小对碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的极限荷载和CFRP片材初始剥离时的荷载影响不大。因此加固设计时必须充分考虑加固构件的受剪承载力对剥离破坏的影响,以避免纤维剥离这一脆性破坏模式的发生。     

碳纤维加固钢筋混凝土梁的抗剪及耐久性研究

为了对碳纤维加固钢筋混凝土梁的抗剪及耐久性性能进行研究,通过加固的试验梁和未加固的对照梁在氯离子侵蚀下的耐久性试验,对比分析了在荷载作用下钢筋混凝土梁在使用阶段的裂缝开展、挠度、电化学指标和应变。表明碳纤维能起到很好的屏障作用,并能有效限制裂缝的开展,且加载后均未出现剪切破坏,碳纤维可明显提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力和耐久性,但不同的加固方式对其耐久性影响较大。     

碳纤维加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力

为研究碳纤维对锈蚀钢筋混凝土梁加固后抗弯承载力的变化情况,采用碳纤维对一根锈蚀率为9%的梁正截面进行加固,计算加固后的抗弯承载力。分析结果表明:钢筋锈蚀到一定程度后,无法满足承载力要求;采用碳纤维布进行加固后,梁抗弯承载力显著提升,满足承载力要求;在适用条件下,抗弯承载力随着碳纤维布用量的增加而增加。     

外贴碳纤维布加固混凝土梁断裂特性的试验研究

通过对5根矩形截面钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究,分析外贴碳纤维布对不同配筋率、剪跨比和预裂混凝土梁的破坏形态、刚度变化、极限承载力、变形能力和裂缝开展情况的影响。试验结果表明,外贴碳纤维布可以明显提高钢筋混凝土梁的极限承载力和变形能力,延缓混凝土裂缝的发展,并使得加固梁的整体刚度显著提高,加固效果明显。对于预裂加固梁,外贴碳纤维布加固后其抗弯承载力和延性均有所降低。试验梁的原始配筋率越大,加固后梁的抗弯承载力提高的越明显,而且其变形能力也显著提高;同时,试验梁的剪跨比越小,预裂加固后承载力提高越明显,但延性却有所降低。最后对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面承载力进行理论分析和推导,建立实用的理论计算公式,理论计算结果与试验结果符合较好。     

初始持荷水平对预应力钢带加固钢筋混凝土梁抗剪性能影响研究

对4根预应力钢带加固的钢筋混凝土梁以及1根未加固钢筋混凝土梁进行了静力加载试验,研究初始持荷水平及钢带间距对预应力钢带加固钢筋混凝土梁抗剪性能的影响作用。试验结果表明:采用预应力钢带加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力高于未加固试件,加固后梁的变形能力有所提高。加固前梁的初始持荷水平对抗剪承载力的提升有明显影响,初始持荷水平越低,承载力提高作用越显著。钢带间距越小,抗剪加固修复效果越显著。通过分析初始持荷水平、钢带间距以及预应力水平等因素对梁试件抗剪承载力的影响机理,在考虑初始持荷水平的情况下,提出了预应力钢带加固钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算式,计算值与试验结果基本相符。     

锈蚀率对钢筋混凝土梁黏结滑移性能影响的试验研究

建立了锈蚀钢筋混凝土梁中钢筋与混凝土之间黏结滑移数值分析模型,设计制作了14根不同剪跨比与锈蚀率的钢筋混凝土梁,采用ANSYS有限元软件建立了锈蚀钢筋混凝土梁的三维有限元模型,对14根钢筋混凝土梁开展极限承载力试验,从锈蚀钢筋混凝土梁的荷载-跨中挠度曲线、极限承载力以及钢筋与混凝土之间黏结力3个方面开展对比分析研究,结果表明锈蚀钢筋混凝土梁的荷载-跨中挠度曲线均可大致分为弹性和塑性两个阶段,随着锈蚀率变大,弹性阶段与塑性阶段的分界逐渐不明显。锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结力随着距离跨中截面距离的增大变大,且最大黏结力位置出现于加载点附近,同级荷载下,最大黏结力随着锈蚀率的增加而减小。锈蚀钢筋混凝土梁极限承载力随着锈蚀率和剪跨比的增加而变小,当剪跨比为3.0时,平均每升高1%锈蚀率,极限承载力试验值降低1.002 k N,当剪跨比为2.4时,平均每升高1%锈蚀率,极限承载力试验值降低1.849 k N。     

RC梁正截面加固对斜截面抗剪性能的影响试验研究

设计并制作了11根钢筋混凝土梁,对采用碳纤维布进行抗弯加固的梁与未加固的对比梁分组进行了静载试验,研究了抗弯加固及碳纤维用量对构件斜截面抗剪性能的影响作用.研究结果表明:采用碳纤维布进行正截面抗弯加固,其加固方式及粘贴用量对斜裂缝的开裂荷载影响不大,但会影响结构破坏的形式及特征.正截面抗弯加固有利于提高抗剪承载力,但是并不显著.     

嵌入式碳纤维片材抗剪加固钢筋混凝土T型梁的性能

通过试验研究介绍采用碳纤维片材嵌入式技术抗剪加固钢筋混凝土T型梁的效果。试验考虑了嵌入片材的3种角度(45°,60°和90°)以及3个不同的碳纤维片材用量。嵌入式加固梁的配箍率为0·10%。片材最高用量按照对比梁中钢筋配箍率为0·28%时所能够承担的最大荷载进行设计。结果表明:斜片材的效果优于竖直片材的效果;片材用量的增加导致梁的抗剪承载力增加;片材对梁抗剪能力的贡献受到混凝土抗拉强度的限制;梁的破坏模式受片材加固量的影响。对于每一种片材加固量,同时根据外贴碳纤维布技术,对相同构件采用连续U型碳纤维布箍加固后进行试验,对比了两种碳纤维材料加固技术的效果。结果表明:嵌入式加固技术更有效,不仅提高了梁的抗剪能力,同时,碳纤维材料的抗拉强度得到更充分的发挥。除了碳纤维片材用量最高的梁以外,采用嵌入式加固梁在破坏时的变形方面比外贴加固技术更有效。ACI和FIB的分析公式中预测的外贴加固对抗剪加固体系的贡献比相应的试验值更大,根据Nanni等人的公式可知,嵌入式加固技术使得碳纤维片材的贡献大约达到试验值的61%。     

重度受损混凝土梁修复后抗剪性能试验研究

针对建筑抗震设防目标"小震不坏、中震可修、大震不倒"中"中震可修"情况,以重度受损钢筋混凝土梁为对象,研究其经加固修复后的抗剪性能。制作4根模拟重度受损钢筋混凝土框架梁端的倒T型试件,采用灌浆料全截面置换受损区域混凝土并外部环贴碳纤维布的复合加固方法对其进行加固修复,通过施加低周期往复荷载试验,分析其受剪承载力。本文部分作者已对正截面承载能力有所研究,这里侧重研究斜截面承载能力。试验结果表明,修复后梁的受剪承载力显著提高;灌浆料应用于全截面加固,可很好地与原混凝土共同工作;碳纤维布不仅有效提高构件受剪承载力,还限制裂缝的开展。试验结果与理论计算对比分析,得出修复后梁受剪承载力提高幅度,验证此复合加固方法的可行性,为工程实践提供试验依据。