碳纤维布加固震后严重损伤混凝土框架的抗震试验研究

以某两层钢筋混凝土工业建筑框架结构为原型,按1∶3的缩尺模型设计了钢筋混凝土框架模型(KJ-1),并对其进行模拟地震作用的水平低周反复荷载作用下的试验;然后对该严重损伤的框架进行碳纤维布加固,对加固后的试件(KJ-1A)再进行同样的试验。对加固前后框架结构的受力性能、裂缝发展、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性等进行对比分析,研究用碳纤维布加固已严重损伤的混凝土框架结构的抗震性能。试验结果表明,震后严重损伤的混凝土框架结构经碳纤维布加固,其极限承载能力、耗能能力及延性等抗震性能有明显提高,为采用碳纤维布加固补强大震后损伤严重的混凝土结构提供了理论依据。     

碳纤维布加固混凝土墩柱抗震性能的分析

使用非线性分析程序ABAQUS,考虑碳纤维布与混凝土之间被动式约束关系,对碳纤维布约束混凝土墩柱在轴压和水平荷载作用下的受力进行了全过程的分析,并与试验结果进行了对比,同时分析了碳纤维布层数和轴压比等对混凝土墩柱抗震性能的影响。     

碳纤维布用于改善斜向受力高强混凝土柱抗震性能的研究

基于 8根高强混凝土柱在周期反复荷载作用下受力性能的试验 ,本文编制了矩形截面高强混凝土双向压弯构件全过程受力分析计算机程序 ,对影响碳纤维布抗震加固效果的因素进行了分析 ,理论计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上 ,本文进一步分析了斜向受力情况下碳纤维布包裹层数、轴压比、荷载角等因素对抗震加固效果的影响。试验结果与电算结果均表明 ,在一定范围内横向缠裹碳纤维布可显著改善高强混凝土柱的延性。     

碳纤维布加固混凝土框架抗震性能试验研究

为研究碳纤维布加固方式对混凝土框架结构抗震性能的影响,按1:2缩尺比例设计制作了3榀单层钢筋混凝土框架试件,进行了低周反复荷载试验.通过对比完好框架、碳纤维布加固受损与未受损框架,研究了3榀框架的破坏形态、滞回性能、骨架曲线及承载能力.结果表明:采用碳纤维布加固框架能有效改善其受力性能和抗震能力,提高结构抗倒塌能力;采用碳纤维布加固受损框架能有效提高其极限承载能力,对结构的延性性能也有一定的改善效果;采用碳纤维布加固未受损框架,能显著提高框架的极限承载能力和抗震性能,使其具有良好的滞回耗能能力.     

预应力碳纤维布材加固混凝土梁受弯性能非线性分析

根据平截面变形假定,考虑材料的非线性性质,用分级加应变的方法计算预应力碳纤维布加固的混凝土梁的荷载-挠度关系,得到的5根预应力碳纤维加固混凝土梁和4根非预应力加固混凝土梁的荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好。并在此力学模型的基础上对预应力碳纤维布加固的受弯构件的二次受力性能进行了非线性分析,研究了碳纤维初始应变、截面高度、预应力大小对被加固梁受弯性能的影响。分析结果表明：预应力可有效发挥碳纤维高强性能,二次受力条件下预应力碳纤维布材的加固效果远好于非预应力碳纤维布材加固,可有效解决构件二次受力应力应变滞后问题。     

纵向侧贴预应力碳纤维布加固连续梁的试验与有限元分析

为研究负载作用下纵向侧贴预应力碳纤维布加固钢筋混凝土连续梁的受力性能,制作了4根2跨连续梁,其中1根未加固,3根加固。在加固梁每跨下部纵向侧贴预应力碳纤维布,中间支座上部纵向侧贴非预应力碳纤维布。通过静载试验,得到了连续梁的受弯承载力、变形、裂缝等试验数据。同时,利用非线性有限元分析软件ABAQUS对试验梁进行数值模拟,并与试验结果比较。结果表明:负载作用下纵向侧贴预应力碳纤维布加固钢筋混凝土连续梁能显著提高屈服荷载和极限荷载,预应力碳纤维布的存在提高了连续梁的刚度,减小了连续梁的变形;预应力水平越高,屈服荷载提高和变形减少越明显;利用ABAQUS非线性有限元分析结果与试验结果吻合较好,可为类似的加固设计和试验提供参考。     

CFRP围束加固量对钢筋混凝土柱力学性能的影响

通过ANSYS试验对18根低周反复荷载作用下碳纤维布加固混凝土柱的抗震性能和延性进行数值分析.探讨了轴压比、碳纤维围束加固量对加固钢筋混凝土柱的破坏特征、受力性能及破坏机理的影响.试验表明,碳纤维布加固钢筋混凝土柱具有明显的效果,位移滞回性能、加固柱的抗震性能和延性得到明显改善.     

CFRP纵向加固量对钢筋混凝土柱力学性能的影响

通过ANSYS试验对18根低周反复荷载作用下碳纤维布加固混凝土柱的抗震性能和延性进行数值分析。探讨了轴压比、碳纤维纵向加固量对加固钢筋混凝土柱的破坏特征、受力性能及破坏机理的影响。试验表明,碳纤维布加固钢筋混凝土柱具有明显的效果,位移滞回性能、加固柱的抗震性能和延性得到明显改善。     

损伤程度对碳纤维布加固混凝土框架结构抗震性能影响的研究

目前,基于灾后损伤混凝土结构需要加固及损伤程度对加固后结构影响程度的研究尚属空白,按1/3缩尺模型,设计制作了钢筋混凝土框架试件。分别对3榀框架施加水平低周反复荷载,使其处于不同损伤状态(截面开裂、钢筋屈服),保持竖向荷载不变,对其进行碳纤维布加固,再对加固框架进行同样试验至破坏。基于试验结果,分析了损伤程度对加固框架开裂荷载、极限荷载、位移延性、裂缝宽度及碳纤维布应变滞后的影响;比较了碳纤维布加固不同损伤混凝土框架的抗震性能。结果表明,随着损伤程度的增加,碳纤维布加固后框架的最大裂缝宽度越大、碳纤维布应变滞后也越大;当损伤程度达到严重时,加固后的结构延性减小。总体上,碳纤维布加固的不同损伤钢筋混凝土框架均具有良好的抗震性能,为大震后损伤混凝土框架加固提供理论依据。     

再生混凝土框架结构受力性能非线性分析

结合再生混凝土框架结构在低周反复荷载作用下的抗震性能试验,借助于已有的钢筋混凝土非线性分析理论和有限元分析程序ANSYS,对再生混凝土框架结构的受力性能进行了非线性有限元分析。理论分析和试验结果的比较表明:理论计算可以得到与实际试验较为吻合的结果,用已有的钢筋混凝土非线性有限元理论和ANSYS程序对再生混凝土框架结构进行受力分析是可行的。     

Interfacial stress analysis of RC beams strengthened with hybrid CFS and GFS

The mechanical performances of the interface between the concrete and the fiber reinforced polymer (FRP) are investigated using nonlinear finite element method (FEM) in this paper. The paper focuses on simulating the entire debonding process of the FRP sheets. The interfacial stress levels between the carbon fiber sheet and the glass fiber sheet (CFS–GFS) as well as that between CFS and CFS are compared. A parametrical study was carried out to show how the mechanical performances have been influenced by the load, the elastic modulus, the thickness of adhesive layer and the width of FRP sheets. The simulation results show that the interfacial stresses at the ends of the beam increase with the load and the elastic modulus, but decrease with the thickness of the adhesive layer. The interfacial stresses almost do not vary with the width of FRP. The numerical results of the interfacial stresses have good agreement with analytical results. The numerical results show that it is an effective method for CFS–GFS hybrid fiber sheets to strengthen concrete structures. Hybrid fiber sheets can efficiently reduce interfacial shear stresses of FRP sheets and meanwhile prevent interfacial normal stresses from reaching a high stress level. The results of this numerical study are beneficial to understand the mechanical behaviour of the material interface and design the hybrid FRP reinforced concrete structures.     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱后弯矩-曲率关系分析

对 6根碳纤维布加固混凝土柱进行了压弯反复荷载作用下抗震性能的试验研究 ,根据碳纤维约束下混凝土的应力 -应变本构关系 ,编制程序定量分析了柱子的弯矩 -曲率关系 ,试验值与计算值吻合良好 ;通过改变混凝土柱轴压比和碳纤维加固量模拟了不同抗震等级下的实际柱碳纤维加固后的效果 ,进行了试验的补充计算。研究结果表明 ,采用碳纤维布加固可以提高柱的变形能力 ,使混凝土柱的延性性能得到显著改善     

基于纤维梁模型的火灾下多层混凝土框架非线性分析

为分析和模拟多层混凝土框架结构在火灾下的反应规律及其破坏过程,基于建筑结构分析中常用的纤维梁单元,建立了钢筋混凝土梁、柱构件的火灾破坏数值模型。模型将构件截面划分成多个纤维,可以考虑构件截面的不均匀温度场分布以及材料非线性和几何非线性问题。对单层单跨混凝土框架进行火灾反应分析,并与试验结果进行比较,验证了此数值模型的准确性。通过对多层框架进行火灾反应模拟,比较不同火灾场景的模拟结果,分析其反应规律以及破坏过程。结果表明,纤维梁单元模型可以较好地模拟钢筋混凝土结构的受火破坏过程,并且火灾发生的位置不同,结构的破坏机制也不同,一定条件下蔓延的火灾比不蔓延的火灾对多层混凝土框架结构的破坏性更大。分析结果可以为实际结构的防火设计提供参考。     

预张拉碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

采用自行开发的锚具和张拉加固施工工艺,对12根钢筋混凝土梁进行了预张拉碳纤维布加固和单调静力加载试验.通过试验,研究了加固梁的破坏模式和破坏机理,分析了持荷力水平、碳纤维布预张拉应变和加固量对构件受力性能的影响.结果表明,采用预张拉工艺加固钢筋混凝土梁,梁端锚具具有很好的锚固作用,能有效避免碳纤维布端部剥离;提高碳纤维布的工作应变,可使抗拉强度得到充分利用;增加碳纤维布预拉应变和碳纤维布用量可提高梁的承载力,改善梁的使用性能;对于极限状态下碳纤维布被拉断这一破坏模式,加固时梁上的持荷水平对预张拉碳纤维布加固梁的极限承载力影响不大.另外,给出了加固梁截面抗弯承载力的计算公式和加固设计建议.     

碳纤维布加固混凝土粱的疲劳试验研究

碳纤维布加固混凝土结构是一种新型结构加固方法。对 4根普通钢筋混凝土梁和 3根预应力混凝土梁进行了加固后的疲劳试验研究。试验研究表明 ,碳纤维布加固的混凝土梁经 2 0 0万次疲劳后 ,强度和刚度不会降低 ,不会发生剥落和脆断现象 ,完全符合实用要求。通过理论分析 ,提出了符合铁路规范的承载力计算公式 ,计算值与试验值吻合较好。     

碳纤维布加固混凝土柱的斜截面受剪承载力计算

碳纤维布加固混凝土结构是一种新型结构加固方法。本文进行了６个碳纤维布加固混凝土柱和一个对比混凝土柱的受剪试验研究,分析了碳纤维布的受剪加固机理及其影响碳纤维布受剪加固效果的因素。试验研究表明,碳纤维布受剪系数ν与碳纤维配箍特征值λ_（ＣＦＳ）、剪跨比和轴压比等因素有关。根据试验结果分析,提出了碳纤维布受剪系数ν的计算方法和碳纤维布加固混凝土柱受剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯承载力试验研究

通过 9根碳纤维布加固补强钢筋混凝土梁的试验 ,主要研究碳纤维布用量对钢筋混凝土梁受弯性能的影响和作用。试验研究表明 ,使用碳纤维布来提高钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的方法是有效的 ,粘贴碳纤维布后 ,试验梁的受弯承载力明显提高。此外 ,还编制了计算机分析程序进行理论分析 ,并提出了一种简化的受弯承载力计算方法 ,该方法与试验数据和理论分析可较好地吻合 ,可以满足实际工程设计的要求。     

碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的抗震性能试验研究

本文对碳纤维布加固的钢筋混凝土短柱的抗震性能进行了试验研究。探讨了轴压比、碳纤维布用量、配箍率和加载顺序等对碳纤维布加固的钢筋混凝土短柱的破坏机理、受力性能及抗震性能的影响。试验结果表明,碳纤维布加固的钢筋混凝土短柱具有很好的延性,能有效提高钢筋混凝土短柱的抗震性能;先施加轴力后进行碳纤维布加固的加载顺序,会降低碳纤维布对柱的约束作用,一定程度上影响对柱的抗剪能力的提高。在此基础上,提出了碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的受剪承载力计算公式,可供工程设计和进一步研究参考。     

Load carrying capacity enhancement of cold formed steel walls using shotcreted steel sheets

Recently worldwide cold formed steel buildings are recognized as viable alternatives to reinforced concrete buildings especially in seismic areas. This is because they are lightweight (easy to handle), fast constructed, energy efficient (green houses), economical, dimensionally stable and they do not need skilled worker. Under vertical loading the design principles of these buildings are well established and codified, however, under lateral loadings such as wind and earthquake loads efficiently design is needed. In this paper a new sheathing technique uses shotcreted ribbed steel sheets is proposed to improve the stability and increase the lateral load carrying capacities of the CFS walls in order to withstand earthquake and wind loads safely. The idea is to sheath the outer side of CFS structure external walls with thin ribbed steel sheets, then shotcreted the sheets with cement or gypsum mortars. To test the concept full size wall specimens were prepared in the laboratory and tested under monotonic vertical and lateral loads. Some of the specimens were sheathed with the traditional fiber cement boards or gypsum boards with mat reinforcement, while the others were sheathed with the proposed technique. Test results indicates that the lateral load carrying capacities of the walls sheathed with the proposed technique increases by about two times compared with the walls sheathed with traditional boards. And under ultimate loads they fail in local failure modes rather than overall buckling failure modes which commonly occur in the walls sheathed with traditional boards.