纤维增强复材网格-工程水泥基复合材料加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

为探明纤维增强复材(FRP)网格-工程水泥基复合材料(ECC)复合加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的加固作用机理和破坏模式,对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究FRP网格-ECC加固的微观力学性能和FRP横、纵网格筋在抗剪过程中的贡献大小,最后将三种既有计算模型的计算值与试验值进行对比分析。研究结果表明:试验梁发生了三种形式的破坏:剪压区混凝土受压破坏、FRP网格-ECC复合层剥离破坏、支座混凝土被压溃破坏;与普通混凝土梁相比,FRP网格-ECC加固梁的抗剪承载力有大幅提高,幅度可达35%～45%;在三种计算模型中,FRP网格材计算模型与实际吻合程度最高,可用来更为准确地预测FRP网格-ECC加固RC梁的抗剪极限承载力。     

FFRP加固钢筋混凝土梁的受弯性能

为研究亚麻纤维增强塑料（FFRP）加固钢筋混凝土梁的受弯性能,在4种自然纤维布和3种厚度FFRP试件拉伸试验研究的基础上,以FFRP层数为参数对3根试验梁进行了四点受弯加载试验,并对试验梁的破坏形态、荷载 挠度曲线和极限承载力进行探讨;依据FFRP加固钢筋混凝土梁的最常见破坏模式,对相应破坏模式下的抗弯承载力计算公式进行了推导。结果表明:300 g·m^-2雨露麻亚麻布制作成的FFRP拉伸性能稳定;FFRP加固梁的极限承载力和延性与普通钢筋混凝土梁相比都有不同程度的提高;抗弯承载力公式计算值与试验值吻合良好且偏于安全,可为该种加固梁的设计提供依据。     

超高性能混凝土无腹筋梁剪切失效有限元模拟

为了研究超高性能混凝土(UHPC)无腹筋梁的剪切失效机理，采用有限元软件ABAQUS对UHPC无腹筋梁的受剪性能进行了三维精细有限元模拟。模型中考虑了材料非线性和几何非线性，对于UHPC材料受拉性能的模拟考虑其应变硬化的性能。结果表明：由模拟得到的UHPC无腹筋梁的荷载-跨中挠度曲线和破坏模态等均与试验结果吻合良好，UHPC无腹筋梁的剪切破坏可分为线弹性阶段、微裂缝开展阶段、宏观多裂缝开展阶段、破坏阶段和残余强度阶段等五个阶段；UHPC无腹筋梁的受剪承载力受UHPC抗拉强度的影响最大，其随着UHPC抗拉强度的提升呈线性增长；UHPC的断裂能大小和受拉应变硬化长度主要影响梁的延性，对梁的受剪承载力影响不大；UHPC的抗压强度则对梁的受剪承载力和延性均影响较小；随着预应力的提高，梁的延性不断降低，受剪承载力则先上升后下降；随着剪跨比的增大，梁的刚度和受剪承载力均逐渐减小。     

FRP-UHTCC复合层抗剪增强钢筋混凝土梁受力性能试验研究

进行了6根纤维增强复合材料(FRP)格栅增强超高韧性纤维水泥基(UHTCC)复合材料加固钢筋混凝土梁的受剪性能试验研究,将FRP格栅增强率和剪跨比作为试验变量,分析各变量对FRP-UHTCC复合增强混凝土梁受剪性能的影响。在试验研究的基础上,给出了FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的受剪承载力计算方法。结果表明:加固梁的破坏模式为剪压破坏和受压区混凝土压碎破坏,FRP-UHTCC复合层与混凝土间黏结良好,可以有效抑制混凝土斜裂缝的形成和发展;随FRP格栅增强率的提高,加固梁的受剪承载力得到显著提高;随剪跨比的增加,加固效果更加明显;与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁极限荷载的最大提高幅度为61%;受剪承载力理论计算值与试验值吻合较好,可以有效预测FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的受剪性能。     

CFRP网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁的#br# 抗剪性能与计算公式

为揭示不同网格单位加固量对碳纤维增强复合网格(carbon fiber reinforced polymer grid,简称CFRP grid) 聚合物水泥砂浆(polymer cement mortar,简称PCM)复合加固钢筋混凝土(reinforced concrete,简称RC)梁抗剪性能的影响,构建CFRP网格-PCM加固RC梁的承载力计算方法,文章首先对7根采用CFRP网格 PCM复合加固RC梁进行四点弯曲静力加载试验,并在试验研究的基础上,提出基于横竖双向网格实际抗剪贡献的CFRP网格-PCM加固RC梁的承载力计算公式。研究结果表明：采用CFRP网格-PCM复合加固RC梁能显著提高其抗剪承载力,其中CFRP网格对于抗剪承载力的提高发挥主要作用,而PCM仅起到黏结剂的作用;加固梁的抗剪承载力与CFRP网格单位加固量呈正相关,但CFRP网格的协同变形性与CFRP网格单位加固量呈负相关;所提出的抗剪承载力计算公式与试验结果吻合良好。     

CFRP网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁的抗剪性能与计算公式

为揭示不同网格单位加固量对碳纤维增强复合网格(carbon fiber reinforced polymer grid,简称CFRP grid)-聚合物水泥砂浆(polymer cement mortar,简称PCM)复合加固钢筋混凝土(reinforced concrete,简称RC)梁抗剪性能的影响,构建CFRP网格-PCM加固RC梁的承载力计算方法,文章首先对7根采用CFRP网格-PCM复合加固RC梁进行四点弯曲静力加载试验,并在试验研究的基础上,提出基于横竖双向网格实际抗剪贡献的CFRP网格-PCM加固RC梁的承载力计算公式。研究结果表明:采用CFRP网格-PCM复合加固RC梁能显著提高其抗剪承载力,其中CFRP网格对于抗剪承载力的提高发挥主要作用,而PCM仅起到黏结剂的作用;加固梁的抗剪承载力与CFRP网格单位加固量呈正相关,但CFRP网格的协同变形性与CFRP网格单位加固量呈负相关;所提出的抗剪承载力计算公式与试验结果吻合良好。     

预应力钢绞线加固损伤梁抗剪性能试验研究

针对受损钢筋混凝土梁开展绕丝加固试验研究,进行了5组试验,其中第一组为未受损未加固梁,第二组为未受损加固梁,其余三组均为受损加固梁。选取裂缝宽度作为受损指标,通过对试件的破坏形态、荷载-挠度关系曲线、箍筋应变等试验结果的分析,研究钢筋混凝土梁受损程度对抗剪承载力和变形能力的影响。研究结果表明:未受损未加固梁在采用绕丝加固后,其抗剪承载力有所提升。通过受损试件之间对比可以看出,当在钢绞线预加应力相同的情况下,加固梁抗剪承载力随着受损程度的增大而下降。预应力钢绞线加固可有效抑制钢筋混凝土梁斜裂缝的发展,改善加固梁破坏形态,且对梁的延性、承载力都有显著提升效果。     

负载下碳纤维与钢板复合加固钢筋混凝土梁抗弯承载力研究

碳纤维与钢板复合加固钢筋混凝土梁是一种新型的加固方法。通过对1根原梁和6根不同方式加固梁进行的抗弯性能对比试验表明,复合加固对提高抗弯承载力和延性均优于碳纤维和粘钢加固,且初始荷载对其抗弯承载力影响不大。此外,根据试验结果分析了复合加固梁的破坏模式和提高抗弯承载力的限值,分析表明:复合加固梁的抗弯承载力要远远超过混凝土加固规范规定的40%提高幅度限值的要求,且复合加固还能满足其使用性能。因此,对于需要提高较大幅度抗弯承载力且满足使用性能的受弯构件,当负载较大时建议采用复合加固。     

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。     

锚固装置对碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土T型梁承载力的影响

通过对带锚固装置碳纤维加强材料(CFRP)抗剪加固钢筋混凝土梁进行试验研究。共测试6根梁,其中1根为控制梁,1根为U型CFRP箍加固梁,其余4根均为带端部锚固装置的U型CFRP箍加固梁。基于试验结果,首先从破坏模式、抗剪效果等方面分析不同类型锚固装置对碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁的影响;并将试验结果与GB 50608—2010《纤维增强材料建筑工程应用技术规范》中抗剪承载力计算式进行对比,讨论该计算式的不足。     

超高性能混凝土有腹筋梁受剪性能及受剪承载力研究

为了研究超高性能混凝土（UHPC）有腹筋梁的受剪性能,对7根UHPC梁进行了受剪性能试验,变化参数包括剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、钢纤维掺量等。试验结果表明：UHPC有腹筋梁的破坏形态有弯曲屈服后的剪切破坏和剪压破坏,破坏时梁表面呈现斜向多条裂缝形态;箍筋可以提高UHPC梁开裂后刚度,钢纤维和箍筋均可以提高UHPC梁的变形能力和受剪承载力,足够的箍筋和钢纤维共同作用可以进一步提高UHPC梁的延性;配箍率增加,梁腹部会出现较密的短斜裂缝。提出了UHPC有腹筋梁受剪承载力计算模型,其中包括剪压区混凝土、斜裂缝处钢纤维、箍筋及纵筋销栓作用对于梁受剪承载力的贡献,模型计算值与试验值吻合良好。     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受剪承载力试验研究

通过7根芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验,研究了芳纶纤维布的预应力水平及加固形式对混凝土梁抗剪承载力的影响。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固混凝土梁相比,其开裂荷载显著提高,屈服荷载与极限荷载明显提高;预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的抗剪承载力随着纤维布预应力水平的提高而增大。     

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。     

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。     

钢筋超高性能混凝土梁受剪性能细观分析

为了研究钢筋超高性能混凝土(UHPC)梁的受剪破坏机理，对8根UHPC梁进行了受剪性能试验，设计变量包括钢纤维掺量、剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距。结果表明：钢纤维桥接作用能够显著提高UHPC梁受剪承载力，限制裂缝发展，减小裂缝间距；随着剪跨比增大，受剪承载力减小但变形能力增强；随着配箍率增大，受剪承载力提高，且增设箍筋能够显著改善UHPC梁峰值荷载后的受剪性能，减小斜裂缝宽度和长度；掺入钢纤维和增设箍筋均能够减小斜向变形(垂直于支座与加载点连线方向的混凝土变形),提高UHPC梁开裂后刚度。结合UHPC梁剪切受力特点，分别确定了临界剪切裂缝界面钢纤维、纵筋销栓作用、剪压区混凝土和箍筋等对受剪承载力的贡献，建立了UHPC梁细观多参数受剪承载力计算式。采用该计算式与5种常用计算式对收集的102根UHPC梁受剪承载力进行预测，发现采用细观多参数受剪承载力计算式的预测值与试验结果吻合较好，进而分析了常用设计参数对受剪承载力的影响规律，发现当剪跨比增大时，剪压区混凝土的受剪承载力会显著减小；纵筋销栓作用和临界剪切裂缝界面钢纤维的受剪承载力均随纤维特征值的增大而提高。     

复合砂浆钢丝网加固RC受弯构件的试验研究

本文对用无机材料钢丝网复合砂浆加固的钢筋混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究,研究了这种新的加固技术对钢筋混凝土梁的抗弯承载力的影响和作用。试验包括13根用钢丝网加固的试件和两根未加固的对比试件。加固的形式包括U形三面加固及一面加固两种。试验的主要目的是研究采用该加固方法后,试件可能产生的破坏形式,正截面抗弯承载力的提高程度等等。试验中测量了受弯构件的开裂荷载、极限荷载、钢筋应变及钢丝网应变。试验结果表明,钢丝网复合砂浆薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,提高抗裂性能,增强构件的抗弯刚度。试验结果说明该技术是一种有效的加固方法。     

高强钢绞线网-聚合物砂浆抗震加固框架梁柱节点的试验研究

进行了4个采用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的钢筋混凝土框架节点和1个对比节点的低周反复荷载试验,比较了4种加固方案的破坏形态、承载力、延性和刚度退化等抗震性能。研究结果表明:采用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固后,节点的极限受剪承载力提高了19%左右,破坏形态更加具有延性特征。分析了相应的加固机理,并提出了高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土框架节点受剪承载力的计算方法,计算结果与试验结果符合良好。     

纤维增强复合材料网格-环氧砂浆加固混凝土梁的抗剪性能试验

通过对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究纤维增强复合材料(FRP)网格-砂浆加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的界面机理和破坏模式,深入分析不同加固参数下此种加固方法的抗剪加固效果以及FRP网格的实际受力行为;并通过收集到的试验数据对五种现有计算模型进行分析对比。研究结果表明:FRP网格加固试件可抑制斜裂缝的发展,大大提高试件的极限承载力和变形能力,加固效果显著;当原混凝土梁的剪切斜裂缝宽度过大或出现剪压破坏时,FRP网格-砂浆与原混凝土梁间易产生不同程度的界面剥离破坏;在一定范围内,FRP网格的抗剪贡献与混凝土强度、剪跨比呈负相关,与FRP网格加固量呈正相关;并且混凝土强度或剪跨比越大,加固层出现界面提前剥离的可能性越高。     

无机黏结材料粘贴碳纤维加固混凝土梁受弯性能的试验研究

对5根混凝土梁进行受弯试验研究,比较分析采用不同胶体及不同纤维粘贴层数对碳纤维加固混凝土梁的承载力、刚度、延性、裂缝发展和分布以及破坏形态的影响。试验结果表明:试验采用的无机黏结材料MOC具有良好的黏结性能,能够用于粘贴碳纤维布加固补强混凝土构件;采用无机黏结材料粘贴碳纤维布后,加固梁的抗弯承载力明显提高,同时可以有效限制裂缝的开展,但加固梁的延性有所降低;随着碳纤维布粘贴层数的增加,加固梁的破坏模式由碳纤维布拉断破坏变为剥离破坏。