CFRP板加固混凝土梁试验与设计理论

为研究CFRP板宽度和受拉钢筋配筋率等因素对CFRP板加固混凝土梁受力性能的影响.进行了4根梁的单调静力试验.研究表明:加固梁的破坏模式均为CFRP板剥离破坏;随着CFRP板宽的增加,加固梁的开裂荷载有所提高,但屈服荷载和极限荷载并不一定提高;受拉钢筋配筋率越低,加固梁受弯承载力的提高程度越明显.基于国内外相关试验结果,建议CFRP板剥离应变值取为其极限拉应变的0.6倍.此外,提出了CFRP板加固混凝土梁受弯承载力、裂缝宽度和挠度的设计计算方法,计算值与试验结果吻合较好.     

混凝土单向板的受拉薄膜效应计算

为有效地计算混凝土单向板在大变形下的极限承载力,基于屈服线理论提出了考虑受拉薄膜效应的板块平衡法。该方法在建立板块平衡方程时计入了大变形下塑性铰线截面处逐渐显著的钢筋合力的竖向分量,即受拉薄膜效应。进行了3种不同边界条件的6块钢筋混凝土单向板的大变形静力加载试验,获得了荷载-挠度曲线、极限承载力和破坏时的裂缝形态等。将改进后的板块平衡法的计算值与试验结果进行了对比,吻合较好,适于工程设计应用。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板火灾后受力性能

研发了600℃时强度不低于常温强度的无机胶,并用其粘贴CFRP布加固混凝土板。对4块已进行过火灾下耐火性能试验的加固板进行了火灾后受力性能试验。描述了用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板火灾后受力破坏过程,获得了加固板火灾后受弯承载力试验值和荷载-跨中位移变形曲线。进行了加固板火灾后受弯承载力分析。试验与分析表明,在CFRP布历经温度低于300℃时,用无机胶粘贴的CFRP布与混凝土板火灾后仍能共同工作,CFRP布的强度能够充分利用。在此基础上,提出了与试验结果吻合较好的承载力计算公式和刚度计算方法。     

新型节能墙板承载力研究

对两块布置不同钢筋间距的秸秆混凝土墙板进行了横向荷载作用下的试验研究,对墙板破坏过程及形态、抗弯极限承载力、荷载-挠度曲线、秸秆混凝土荷载-应变曲线,以及板内钢筋荷载-应变曲线等试验结果进行了系统分析.结果表明,配筋率对墙板的抗弯刚度、极限承载力及破坏形态具有影响.     

小间距钢梁混凝土空心楼盖变形试验研究

为研究小间距钢梁混凝土空心楼盖弹性阶段协同工作机理和变形,通过原结构1/2缩尺模型试验和数值分析,对无板模型和有板模型进行竖向加载试验,分别得到无板、有板模型在使用阶段的竖向变形特征.通过试验结果和和理论分析,得出在使用阶段混凝土空心板对钢结构楼盖的刚度和抗变形能力有明显的提高,等效刚度提高了47%;提出了小间距钢梁现浇混凝土空心楼盖变形计算方法,该计算方法可供此类楼盖变形验算参考.     

考虑结构空间约束的现浇楼盖梁跨中受弯性能试验

为研究结构空间约束导致现浇钢筋混凝土楼盖梁跨中受弯承载力超强的机制,以楼盖梁在结构中的空间位置和配筋率为变量,设计12根上部架立筋不伸入支座的楼盖梁试件并开展跨中受弯静力试验,并基于建立经典混凝土理论的试验方法进行了4根简支梁对比试验。对梁试件破坏形态、承载力、变形能力、轴向伸长进行研究,结果表明:楼盖梁试件承载力与按受弯构件计算承载力之比为1.57~2.77,与相应矩形简支梁试件和T形简支梁试件承载力相比均有较大提高,超强程度与配筋率成反比;与简支梁试件相比,楼盖梁试件跨中截面破坏形态未因轴压力而发生显著改变,但楼盖梁试件延性降低;楼盖梁试件轴向伸长随挠度的增大而增大。将楼盖梁视为压弯构件,提出根据楼盖梁试验峰值荷载确定相应轴力和弯矩的方法。计算结果表明,楼盖梁试件跨中截面压弯状态弯矩与受弯状态弯矩的比值为1.28~2.19。楼盖梁试件有限元数值模拟结果表明,随着楼盖梁截面包含的楼板范围增大,轴力沿梁跨分布趋于均匀。     

CFRP部分黏结混凝土梁正截面承载能力研究

在提出"部分黏结"模式的基础上,通过试验及理论分析,对部分黏结部分预应力CFRP筋混凝土梁的正截面承载力计算方法进行研究,其中包括平衡配筋率、破坏模式以及极限承载力,建立相应的建议计算公式,与试验结果对比,计算结果与试验结果符合较好,建议计算方法合理.     

FRP筋混凝土板冲切承载力计算方法

基于临界剪切裂缝理论,提出FRP筋混凝土板冲切承载力的计算方法. 该方法考虑拉伸刚化效应的混凝土拉伸应力-应变关系,利用截面分析法确定FRP筋受弯构件的弯矩-曲率关系. 根据混凝土板的变形假定、弯矩-曲率关系以及板的平衡方程,确定FRP筋混凝土板的需求曲线. 收集文献中试验数据对该计算方法进行验证,并将其与其他计算模型进行比较分析. 参数分析结果表明：随着混凝土强度与柱头尺寸的增加,FRP筋板承载力名义应力相应降低,混凝土板的延性呈现增长趋势;随着配筋率与厚度的增加,板冲切承载力的名义应力增大,配筋率与厚度的增加会导致板延性降低,因此在设计中应充分考虑板厚与配筋率对FRP筋混凝土板延性的影响.     

部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩下受力性能

为研究部分充填式钢箱-混凝土组合梁负弯矩区的力学性能,完成了两根简支组合梁的反向静力加载试验。测试了各级荷载作用下试件各截面的应变分布、变形、混凝土面板的裂缝分布以及极限承载力等。试验结果表明:混凝土翼板配筋率对钢箱组合梁的受力性能有很大影响,配筋率增加1%,钢箱组合梁的极限承载力提高38.8%。通过对组合梁挠度理论计算值和实验值的比较,分析了相对滑移对挠度的影响。通过对组合梁抗弯承载力的分析,确定采用0.2 mm宽的裂缝对应的承载力作为部分充填式钢箱混凝土组合梁正常使用状态下的承载力是安全的。     

钢筋混凝土板的极限承载力计算

为了准确地确定钢筋混凝土板的承载能力,在塑性铰线理论基础上,考虑薄膜效应的影响,提出板的破坏准则,利用板块平衡法对板的极限承载力和位移进行计算,并将计算结果和试验结果进行对比.结果表明:极限承载力计算值与试验结果吻合较好;与试验极限位移相比,计算极限位移值相对保守.通过力学分析,解释了在相同挠度下方板极限承载力小于矩形板的破坏机理.     

采用CFRP增强的GFRP管混凝土短柱轴压性能试验研究

通过碳纤维增强复合材料(CFRP)布对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土短柱进行不同方式的加强,制作了12个两两相同的G FRP管约束混凝土短柱试件,研究不同增强模式下GFRP管约束混凝土短柱在单调轴压及重复轴压下的力学性能.分析了试件的破坏模式、承载能力、变形能力、增强效果、应力应变曲线、塑性残余应变与卸载...     

钢筋网细石混凝土加固受火后预应力混凝土空心板的试验研究

为研究火灾后预制空心板采用钢筋网细石混凝土加固前后的力学性能和破坏形态,对不同受火时间条件下采用钢筋网细石混凝土加固预制空心板的8个试件进行静力试验,其中3个对比未受火未加固试件,1个未受火加固试件,4个分别受火15、30、45和60 min后的加固试件。研究结果表明,钢筋网细石混凝土加固受火预制空心板均发生弯曲破坏;加固能有效抑制试件的开裂,提高弯曲刚度。加固试件的开裂荷载和极限荷载均大幅提高,极限位移有所降低。相同荷载作用下,钢筋网中受压纵筋压应变和孔洞内埋设受拉纵筋拉应变均随受火时间增加而增大。在考虑材料火灾损伤基础上,采用等效截面法计算加固试件的极限承载力是可行的。     

FRP增强混凝土缺口梁破坏模式的数值模拟

为了探讨纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土缺口梁的缺口高度(a0)和FRP片材长度(Lz)对破坏模式及其极限承载力的影响,对缺口梁在集中载荷作用下的内部裂纹扩展、破坏模式及极限承载力进行了数值模拟,并从极限承载力和声发射信号方面入手探讨了FRP片材对混凝土梁的加固机理.数值模拟给出了载荷-位移曲线、声发射-位移曲线和...     

CFRP筋转换梁框支剪力墙抗震性能试验的数值模拟仿真方法

对3榀CFRP筋转换梁框支剪力墙进行了低周往复荷载试验,并与1榀全钢筋转换梁框支剪力墙对比,分析了其破坏模式、受力特征和滞回特征等抗震性能。通过OpenSees分析平台,选取基于刚度法理论的非线性梁柱单元,并结合零长度转动弹簧单元,建立了合理考虑纵筋粘结滑移的CFRP筋转换梁框支剪力墙数值分析模型。结果表明：考虑了纵筋粘结滑移的数值模型能较好地模拟CFRP筋转换梁框支剪力墙在低周往复荷载作用下滞回曲线的捏缩特性,对试件屈服荷载和极限承载力也有较好的模拟精度。     

高温后钢骨再生混凝土柱的加固行为分析

针对高温环境对钢骨混凝土受力性能影响的问题,进行了高温（500、700C）作用后钢骨再生混凝土柱的轴压性能试验,分析了碳纤维布（CFRP）加固对其力学性能的影响,得到了高温后钢骨再生混凝土柱及加固试件的失效模式、极限承载力和位移响应与不同骨料取代率的关系曲线。结果表明：500和700C高温作用后钢骨试件出现干缩裂缝,且温度越高干缩裂缝越多,极限承载力越低;对于高温后加固试件,极限承载力和位移得到较大提高,然而其破坏模式变为没有预兆性的脆性破坏;相对于0%和100%取代率的钢骨试件,高温后50%取代率试件加固后的极限承载力提高幅度达到最大的141%。最后,利用ABAQUS有限元模型模拟了钢骨试件的位移和应变发展曲线,与试验结果符合较好;同时针对CFRP对钢骨试件的加固机理进行了分析,揭示了钢骨、再生混凝土和CFRP在受压时的变形协调机理。     

外露式钢柱脚节点的抗剪性能

参考实际工程中使用的外露式钢柱脚节点,以柱脚底板孔径、柱脚底板厚度、锚栓直径和锚栓强度为主要参数,设计7组共19个大直径锚栓的钢柱脚试件,开展抗剪性能试验研究. 试验表明,锚栓连接具有可观的抗剪能力,节点的最终破坏模式有3种：当基础混凝土配筋足够时为锚栓剪断,配筋不够时为混凝土冲切破坏,介于两者之间的锚栓剪断同时存在混凝土冲切裂缝;锚栓连接的荷载-相对位移曲线呈现2种类型,主要区别在于是否存在滑移段. 对于锚栓连接的抗剪承载力设计值,将 3个已有理论模型与试验结果对比,给出推荐的简化公式. 对于锚栓连接的极限抗剪承载力,提出考虑锚栓截面拉力、剪力和弯矩影响的计算模型.     

开洞大小对短肢剪力墙抗震性能影响的试验研究

通过对1个未开洞的短肢剪力墙和2个开洞直径分别为120,160 mm的短肢剪力墙的低周反复荷载试验,研究洞口大小对短肢剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明:随着洞口尺寸的增大,试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载有所下降,但延性提高,滞回环更加饱满,耗能能力增强,试件越来越接近框架特性;试件的破坏形式均为弯曲破坏,破坏时,腹板端纵筋屈服,翼缘端纵筋偶有屈服,腹板端、翼缘端箍筋均未屈服,腹板端混凝土压碎。     

新型组合梁板连接中板的抗弯性能

在高层建筑结构设计中,由于上部荷载较大或梁的跨度较大,使得梁的截面高度较高,通常会影响建筑的有效层高和建筑的总体高度。为了减小各层梁板结构高度,有效增大各层净高,提出了一种钢箱梁嵌入现浇板的新型组合梁板连接方式。针对这种新型连接方式,对6个钢箱梁混凝土板组合连接区域进行了板承受支座负弯矩的单调加载试验,对比分析了采用钢箱梁嵌入混凝土板组合楼盖与传统栓钉连接组合楼盖中板抵抗支座负弯矩的性能差异;并利用ABAQUS对试件进行了有限元分析。试验与有限元分析结果表明：采用钢箱梁嵌入板连接组合方式,其混凝土板抵抗支座负弯矩的能力与传统连接方式板抵抗支座负弯矩能力没有明显差异。     

BFRP层数对加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响

为了研究不同层数玄武岩纤维布(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)对加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响,使用分离式油压千斤顶对梁进行三分点加载试验。分别观测梁底部粘贴1层、2层和3层BFRP时加固梁的破坏形态、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载及以上荷载对应的跨中挠度,并与基准梁进行了对比分析。试验结果表明:随着BFRP粘贴层数的增加,梁的破坏形态发生了改变,主裂缝数量减少,开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有不同程度的提高,其中极限荷载分别提高了7.92%(1层)、23.66%(2层)和29.31%(3层),对应跨中挠度也分别降低了14.54%、26.65%和28.81%;粘贴1~2层BFRP时,梁的延性系数有所增大,而粘贴3层BFRP时,延性系数减小;弯曲裂缝的产生和扩展是引起BFRP发生破坏的主要原因;梁的抗弯性能并不与BFRP层数成比例增加,综合来看,采用2层BFRP加固的梁,不仅抗弯承载力和延性得到了较大提高,跨中挠度也大幅下降,具有良好的经济性。     

BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁抗剪承载力

为了研究BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁抗剪承载力,完成了9根集中荷载作用下的BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁的抗剪试验,分析了深梁的破坏过程、破坏形态以及剪跨比、BFRP筋配筋率、再生混凝土抗压强度对梁抗剪承载力的影响,基于加拿大规范和试验数据拟合出BFRP筋再生混凝土无腹筋深梁抗剪承载力计算公式。研究结果表明：BFRP筋再生混凝土深梁主要发生剪切破坏,随剪跨比增大,破坏形式由剪切破坏向弯剪破坏转变;试验梁的抗剪承载力随剪跨比的增大而减小,随BFRP筋配筋率和再生混凝土抗压强度的提高而增加;采用本文提出公式的计算结果与试验值吻合较好,且具有一定安全度。