预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力影响因素及抗弯刚度计算分析

碳纤维布加固是近年来在混凝土结构上应用较广泛的加固技术,而预应力碳纤维布加固比普通碳纤维加固更加有效和实用,本文首先从多种角度出发,利用抗弯承载力公式计算结果,对可能影响二次受力下预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力的因素进行分析,然后结合预应力混凝土梁刚度计算公式,推导出正常使用阶段预应力碳纤维布加固混凝土梁刚度及挠度计算公式,并把计算值与试验值进行对比验证,证明了其科学性,可为实际工程提供一定的理论参考。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度研究

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁可以有效地提高构件的抗弯刚度,并且随着预应力水平的提高,加固梁的挠度相应地减小。分析了预应力碳纤维布加固混凝土梁的抗弯刚度变化过程,及预应力对加固梁刚度的影响。由此分析了加固梁的荷载-挠度曲线的变化过程,将挠度曲线近似看作由三段直线组成,在直线双线性法的基础上提出了加固梁的挠度计算公式,按公式计算的值与两个试验(共10根试件)结果较为吻合。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁的刚度计算分析

碳纤维布施加预应力后粘贴加固可有效改善混凝土梁正常使用阶段的工作性能,相应截面应力和刚度分析对于合理评价加固梁的工作状态有重要意义。本文在分析预应力碳纤维布加固后混凝土梁截面刚度变化规律的基础上,结合混凝土、钢筋以及碳纤维三者应力-应变关系,得出了预应力碳纤维布加固梁截面刚度的计算公式。推导的理论计算公式与试验结果吻合较好。     

预张拉碳纤维布加固钢筋混凝土梁使用性能研究

在试验结果基础上,对预张拉碳纤维布加固混凝土梁的使用性能进行了总结.考虑碳纤维布预张拉应变和构件上的初始弯矩.对处于正常使用阶段的加固构件刚度和裂缝进行解析.理论分析结果表明:碳纤维布的预张拉应变越大,梁的刚度越大;预张拉加固可明显减弱持荷对构件刚度的影响;碳纤维布预张拉应变对裂缝间距影响不大,但预拉力可减小裂缝宽度.理论分析结果与试验结果吻合较好.     

CFRP加固损伤混凝土梁截面短期刚度探讨分析

本文对碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁在完全卸载或不卸载的短期刚度进行研究,在计算短期刚度时考虑初始荷载的影响即纵向受拉钢筋存在初始应变的条件下,把不同初始荷载作用下损伤钢筋混凝土梁的短期刚度变化过程分为屈服弯矩之前和屈服弯矩至极限弯矩两个阶段。在分析碳纤维布加固损伤混凝土梁截面刚度变化规律的基础上,通过对试验资料统计分析,建立了碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁截面短期刚度的简化计算公式,经试验资料验证,该公式具有较高精度。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究

本文采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过七根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响.试验梁为7m跨度的大尺寸T形混凝土梁和预应力混凝土梁.试验研究表明,采用预应力碳纤维布加固可以有效提高混凝土梁的承载力,减小梁的挠度和裂缝宽度,所研发的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程.在试验研究基础上进行了试验梁的全过程受力分析,与试验结果吻合较好.     

预应力CFRP布加固负载混凝土梁抗裂性能分析

为开展预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固混凝土受弯构件时对正截面裂缝影响的研究,设计制作了配筋率不同的2组共计8根试验梁。在承受40%极限荷载的基础上利用预应力CFRP布对试验梁正截面进行加固,并完成其静载试验,获得混凝土受弯构件在前期加载和加固后的二次受力过程中弯曲段裂缝分布、裂缝宽度和高度的试验数据。在试验数据的基础上,通过理论分析,提出了与《混凝土结构设计规范》相协调的预应力CFRP布加固负载混凝土梁弯曲段裂缝平均间距和最大裂缝宽度的计算公式。研究结果表明:二次受力过程中,预应力CFRP布能有效抑制裂缝的开展,且随着预拉应力的增加,裂缝平均间距和裂缝宽度均减小。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究

采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过7根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响。试验梁为7m跨度的大尺寸T形混凝土梁和预应力混凝土梁。试验研究表明,采用预应力碳纤维布加固可以有效提高混凝土梁的承载力,减小梁的挠度和裂缝宽度,所研发的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程。     

预应力CFRP布及预紧螺栓加固RC梁试验研究

为提高碳纤维布加固RC结构的效果及其可靠性,提出了预应力碳纤维布与预紧螺栓联合加固技术。结合在役RC梁的损伤特点及目前的RC梁加固方法,分别采用不同的碳纤维布加固技术对完整梁和破坏梁的抗弯性能进行了对比试验研究。针对目前碳纤维布张拉设备的缺陷,研发了便于现场应用的新型碳纤维布布张拉设备,分析了预应力大小对加固效果的影响。结果表明,预应力碳纤维布及预紧螺栓联合加固技术是一种更可靠的桥梁加固方法,不仅能够提高RC梁正截面的抗弯承载能力及正常使用阶段的截面刚度,而且螺栓预紧锚固碳纤维布能够很好地抑制其在混凝土表面的剥离,提高碳纤维布与混凝土表面之间粘结强度,对碳纤维布施加预应力能够充分发挥其高强性能,有效抑制混凝土裂缝开裂和开展。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁刚度计算方法研究

通过15根碳纤维布加固梁的受弯性能试验,对加固梁的刚度性能进行了研究,分析了初始荷载和碳纤维布预应力对刚度的影响。并采用解析方法推导了预应力碳纤维布加固具有初始荷载混凝土梁的刚度计算公式。与试验结果的比较分析表明,公式具有较高精度,且形式上与钢筋混凝土梁公式较为一致,容易为工程设计人员接受,可供工程加固设计应用。     

乌鞘岭隧道岭脊段二次衬砌裂缝计算分析

根据乌鞘岭隧道岭脊地段地质状况和二次衬砌实际受力特点,采用拟地基曲梁计算法来分析二次衬砌的裂缝宽度与间距.通过对乌鞘岭隧道岭脊段三种不同地质状况下二次衬砌裂缝宽度与间距的计算分析,发现二次衬砌受力越大,越接近实际出现的裂缝状况.对于该处的衬砌裂缝有一定的预测作用,对二次衬砌同类受力情况下的裂缝宽度与间距计算,也有一定的参考价值.     

受弯构件平均截面基本方程及在承载力评估中的应用

本文通过建立钢筋混凝土受弯构件平均截面基本方程，探讨了截面承载水平与裂缝特征的相关关系。由于采用平均截面和以裂缝特征值作为计算参数，离散程度小于规范提出的裂宽计算公式．国内９８根试验梁的计算结果与试验值符合良好，提出的计算公式简单、实用。根据结构在使用荷载下的裂缝情况既可了解截面的承载水平，也可以推断截面的配筋率，为钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的评估提供了一条新的途径。     

钢纤维增强钢筋混凝土梁裂缝宽度的统一计算方法

根据钢筋钢纤维部分增强混凝土梁正截面受弯性能的试验研究成果,分析了钢纤维对平均裂缝间距、钢筋应变不均匀系数和钢筋应力的影响,提出了与普通钢筋混凝土梁裂缝宽度计算方法相衔接的钢纤维增强钢筋混凝土梁裂缝宽度的统一计算方法。结果表明,在梁截面部分地加入钢纤维能够达到全截面加入对裂缝的限制效果,提出的裂缝宽度计算公式计算简便,可用于实际工程设计。     

短期荷载作用下600MPa级超高强钢筋混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究600MPa级超高强钢筋混凝土梁受弯性能,进行18根配置600MPa级高强钢筋和1根配置HRB400钢筋的混凝土梁受弯静载试验,分析600MPa级超高强钢筋对混凝土梁裂缝分布、承载力、平均裂缝间距、最大裂缝宽度等影响。研究结果表明：配置该类型钢筋的受弯构件开裂弯矩和极限弯矩仍然可以按照现行规范公式进行计算;短期荷载作用下平均裂缝间距、最大裂缝宽度等参数计算值与现行混凝土结构设计规范公式计算值存在一定差异,平均裂缝间距计算值偏大,最大裂缝宽度计算值与试验值相比偏小。最后根据试验数据对配置该类型钢筋的受弯构件裂缝宽度计算公式进行适当修正,第一种方法是在现行规范计算公式基础上引进裂缝宽度综合调整系数,第二种方法是对现行规范裂缝宽度计算公式中的平均裂缝间距采用修正公式代替,短期裂缝宽度扩大系数采用修正值。修正结果表明第一种修正方法得到的计算值与试验值吻合度高,同时考虑到规范的连续性,建议采用第一种方法进行裂缝宽度修正。     

高强钢筋混凝土梁短期裂缝计算方法评析

收集和整理近年来国内完成的114根配置400MPa或500MPa级热轧带肋钢筋混凝土梁受弯试验短期裂缝结果,对GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》的裂缝计算公式进行评估分析。分析结果表明：规范的短期裂缝计算方法仍可适用于配置高强带肋钢筋的混凝土受弯试件,但平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度试验值与按规范公式计算的结果相比总体上偏低,二者之比的均值分别为0.930、0.711和0.739,因此建议对部分参数进行修正。利用试验数据进行参数回归分析,得到裂缝间距和裂缝宽度计算模式的修正公式,修正后的计算值和试验值符合较好,但对配置多层钢筋的情况有待进一步研究。图6表7参14     

超大保护层钢筋混凝土梁短期裂缝宽度试验研究

为研究超大保护层水工钢筋混凝土梁的裂缝特征以及评估其对DL/T 5057—2009《水工混凝土结构设计规范》裂缝宽度计算公式的适用性,进行了10根截面宽度为200～300 mm、高度为400～1 000 mm、保护层厚度为25～150 mm配置HRB400钢筋混凝土简支梁的受弯性能试验,得到梁的开裂荷载、裂缝间距的大小与分布、裂缝宽度等,分析了混凝土保护层厚度对梁的裂缝间距和裂缝宽度的影响,结合短期裂缝试验结果,采用DL/T 5057—2009《水工混凝土结构设计规范》的裂缝计算公式进行了对比计算。结果表明：在正常使用状态下,当混凝土保护层厚度小于60 mm时,裂缝平均间距随保护层厚度的增大而增加;当混凝土保护层厚度超过60 mm时,保护层厚度对裂缝平均间距影响不大;平均裂缝间距、平均裂缝宽度和短期最大裂缝宽度试验值与按DL/T 5057—2009计算的结果相比总体上偏小。根据试验结果并参考相关规范,给出平均裂缝间距计算式,并根据黏结滑移理论得到了适用于超大保护层厚度的钢筋混凝土梁短期最大裂缝宽度计算式,经与裂缝试验资料对比计算,其短期最大裂缝宽度与试验结果吻合较好。     

基于锈胀裂缝的锈蚀梁钢筋锈蚀率计算

根据钢筋混凝土梁锈胀开裂的特点,考虑钢筋锈蚀不均匀性,对锈胀裂缝宽度实测值进行修正。结合对钢筋锈蚀开裂后锈蚀物体积膨胀的量化分析,得到了混凝土开裂后的钢筋锈蚀率基于锈胀裂缝宽度的计算模型,并通过电解液加速锈蚀方法对配筋混凝土试块进行加速腐蚀试验,拟合出了实用的锈蚀率计算式。采用7根钢筋混凝土梁的电解液加速腐蚀试验进行验证。结果表明：锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率近似呈线性变化;在钢筋不均匀锈蚀的情况下,采用间接法计算得到的钢筋最大锈蚀率与试验平均锈蚀率的比值在1.4~2.4之间,与实际情况符合较好。     

焊接空间结构节点焊缝拉裂损伤识别

针对焊接空间结构节点易发生损伤和破坏的问题,为了识别焊接空间结构节点焊缝拉裂损伤,建立了节点焊缝拉裂损伤等效模型,考虑到焊接空间结构具有杆件和节点众多的特点,提出了损伤识别两步法。首先建立有焊缝拉裂损伤焊接球节点三维实体有限元模型,划分焊缝裂缝宽度,然后分析不同焊缝裂缝宽度与节点刚度系数之间的关系,最后将所获得的不同裂缝尺寸焊接球节点刚度系数等效为弹簧刚度,施加于结构杆件两端,成为杆端弹簧约束模型,即考虑节点焊缝拉裂损伤的等效有限元模型; 建立等效模型后,采用两步法识别节点焊缝拉裂损伤位置,先对结构分区,用小波分析方法识别结构杆件有节点焊缝拉裂损伤发生的区域,然后基于等效模型提取应变模态作为损伤标示量,在损伤区域内具体定位有节点焊缝拉裂损伤发生的杆件。结果表明:焊缝拉裂损伤等效模型能够模拟实际结构节点焊缝拉裂损伤,所建立的节点焊缝损伤等效模型易于提取损伤标示量,采用两步法能够识别出焊接空间结构节点焊缝拉裂损伤位置。     

SMPM与其它加固方法的比较及RC构件加固程序简介

为了减少加固设计中的大量重复性工作,依据最新颁布的《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006),用EXCEL编制了钢筋混凝土构件的加固程序.应用编制的计算程序,对6根不同截面的钢筋混凝土梁,同时采用钢绞线和碳纤维进行加固设计.对采用一层同梁宽的钢绞线或碳纤维加固后梁的抗弯承载力分析表明,钢绞线加固方法对承载力提高的幅度更大.结合对加固性能指标(使用空间的影响、防火、环保等)的综合比较,说明新型的钢绞线网片聚合物砂浆加固方法更符合经济、美观、实用的理念.     

混凝土规范裂缝计算公式应用及与其它规范的比较

推导了裂缝计算中配筋率与钢筋应力的关系式并绘制了相应的计算图示,分析了二者的变化关系,求出了满足裂缝宽度要求的最小配筋率,可在工程中直接使用以检查裂缝宽度情况。同时,分析了高强钢筋在裂缝控制时的应力发挥情况,与国内其它规范进行了比对,显示裂缝计算离散性较大,新规范裂缝计算宽度处于中等水平,较老规范裂缝宽度小约40%。