用MPC黏结CFRP布约束混凝土柱轴压试验研究

为了解决传统纤维布(fibre reinforced polymer/plastic,FPR)加固都采用有机胶作为黏结剂,存在容易老化、不耐火等问题,将无机新型黏结材料磷酸镁水泥(MPC)与有机胶(EP)分别黏结碳纤维布(CFRP布)1~3层约束素混凝土柱进行了轴压试验,得出了破坏形态、受压强度模型、应力-应变规律.通过比较研究认为:磷酸镁水泥黏结CFRP约束混凝土柱与有机胶黏结时,受压破坏形态一致,受约束柱强度提高,应力-应变规律一致,且磷酸镁水泥作为黏结剂时,约束构件受压破坏过程中表现了较好的延性.     

FRP加固钢筋混凝土结构阻锈性能的研究

研究了纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer/plastic,FRP)加固锈蚀混凝土结构抗腐蚀特性,并与2种常用的阻锈材料(硅烷和Sika903)进行了比较.试验研究了FRP种类(碳纤维布(carbon fiber reinforced poly-mer/plastic,CFRP)、玄武岩纤维布(basalt fiber reinforced polymer/plastic,BFRP)和聚乙烯纤维布(polyethylenefiber reinforced polymer/plastic,PEFRP))、环氧树脂对阻锈性能的影响,试验研究表明:几种阻锈材料表现出不同的阻锈能力,CFRP、BFRP和PEFRP加固试件的理论锈蚀率(由实测的腐蚀电流确定)分别是标准试件(未保护试件)的13.9%、23.6%和17.2%;硅烷保护试件的理论锈蚀率与FRP系列差别不大,是标准试件的22.5%;Sika903阻锈蚀能力稍差,理论锈蚀率是标准试件的44.3%;单独使用环氧树脂可以取得良好的阻锈效果,理论锈蚀率是标准试件的20.7%.     

循环荷载作用下CFRP-混凝土界面粘结-滑移关系研究

循环荷载作用下CFRP-混凝土界面粘结-滑移关系是研究CFRP加固混凝土结构疲劳性能的重要基石.通过对18个双面剪切试件进行静载及疲劳试验,分析探讨了循环荷载作用下CFRP-混凝土界面破坏过程及粘结-滑移关系.结果表明,随着循环荷载次数及应力水平增大,界面粘结性能降低,CFRP片材也更早出现剥离现象,剥离长度和应力水平...     

端部锚固对温度作用下CFRP-混凝土界面黏结行为影响

为了明确端部锚固措施对碳纤维复合材料(CFRP)-混凝土界面黏结行为的影响,采用解析理论手段建立了温度作用下端锚CFRP-混凝土界面剥离全过程理论模型。结合常温界面黏结理论,引入双线性黏结-滑移本构,推导了界面滑移、界面剪应力以及CFRP正应力分布表达式,给出了界面荷载-滑移响应及界面剥离承载力模型,通过与试验和数值结果对比验证了解析模型的正确性,并在此基础上进行了参数化分析。分析结果表明:相比于纯外贴的CFRP-混凝土黏结界面,端部锚固可提高温度作用下的界面剥离承载力,能有效限制温度变化引起的黏结界面端部的界面滑移和剪应力,提高CFRP在温度作用下所承担的正应力,即提高CFRP的强度利用效率;对于端部锚固CFRP-混凝土黏结界面,在温度达到胶黏剂玻璃化温度前,温升会提高界面的承载性能,而温降会导致加载端界面提前剥离,降低加固界面的剥离承载力;CFRP黏结厚度和弹模的增加会使温度变化对界面黏结行为的影响更加显著。     

不同保护措施下CFRP加固混凝土梁耐火性能试验

由于碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)在火灾中易燃烧,未采取防火保护措施的CFRP加固混凝土构件的耐火性能不能满足防火规范要求.为深入研究CFRP加固钢筋混凝土梁在不同防火保护措施下的耐火性能,在本课题组以往研究基础上,设计了9根相同截面和配筋的混凝土梁,采取不同加固方式和防火保护措施,通过ISO834标准火灾试验,详细分析了不同CFRP锚固方法(无锚固/机械锚固/U形箍锚固)、不同防火材料(超薄型防火涂料/厚型防火涂料/普通水泥砂浆)以及分区防火保护方法对CFRP加固钢筋混凝土梁温度场分布和高温变形的影响.结果表明:在本文试验条件下,相比于机械锚固,端部碳纤维U形箍锚固在试件挠度控制方面具有更好的效果;超薄型防火涂料与普通水泥砂浆配合使用的防火保护措施可行;采用20 mm普通水泥砂浆和2 mm超薄型防火涂料组合的防火效果好于20 mm厚型防火涂料保护的防火效果.     

CFRP筋夹片-黏结型锚具的研制

提出了一种预应力碳纤维增强塑料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)筋夹片-黏结型锚具系统,通过静载锚固性能试验,研究了不同几何参数对其锚固性能的影响.试验结果表明,通过试验改进后的夹片-黏结型锚具能有效地锚固试验中所用的CFRP筋.     

外贴碳纤维加固混凝土梁的抗剪设计

针对CFRP(carbon fiber reinforced plastic)抗剪加固梁,提出一种新的抗剪极限状态分析方法.即把CFRP类似箍筋处理,既考虑有效CFRP应变控制,又同时考虑界面剪切强度控制.加固后的CFRP梁的抗剪力主要由箍筋(包括弯起筋)、混凝土和CFRP承担.本文同时通过CFRP加固抗剪实验数据处理,提出CFRP的抗剪优化配比设计方案.     

碳纤维布不同加固方式对木梁承载力影响试验研究

为研究碳纤维布(CFRP)对矩形木梁的加固效果,采用CFRP包裹9根矩形木梁进行抗弯、抗剪性能的试验。本文分析不同CFRP加固层数、不同加固方式对木梁承载力性能的影响,获得了试件的破坏形态、极限承载力、荷载-挠度关系和应变分布等。结果表明：加固梁在变形过程中符合平截面假定,CFRP改变了木梁的脆性破坏模式,其受压区有明显的塑性变形段,提高了木梁的抗弯、抗剪性能,极限承载力提高最高为为55.1%,试件的刚度和延性也同时得到改善,采用CFRP加固增强木梁性能的方法是行之有效的。     

波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能试验

为研究波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能,综合考虑混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度,设计了10个波纹钢板混凝土试件进行推出试验,研究其破坏形态、受力机理、应变分布、黏结强度与黏结滑移本构关系等关键问题。结果表明：波纹钢板混凝土组合构件主要发生黏结劈裂破坏和黏结锚固破坏,试件荷载-滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、陡降段、缓降段及残余段;在荷载上升段,波纹钢板应变沿埋置长度呈指数分布形式,钢板自由端应变可能出现过零点现象;通过分析混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度对波纹钢板-混凝土界面黏结强度的影响,线性拟合得出特征黏结强度计算式,理论值与试验值误差较小;基于波纹钢板-混凝土界面黏结滑移本构模型,通过ABAQUS软件对典型试件进行数值模拟,有限元模型曲线与试验曲线吻合度较高。     

CFRP局部加固对腐蚀后风电塔筒滞回及屈曲特性影响

海上风电塔长期服役于海洋腐蚀环境中,塔筒结构在海洋腐蚀环境及风、浪、地震等往复荷载作用下易出现局部屈曲及倒塌破坏。本文提出将碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced polymer,CFRP）用于腐蚀后风电塔筒的局部加固,开展了CFRP钢结构单剪实验及数值仿真研究。在单剪实验的基础上,基于ABAQUS软件及Python编程开展了CFRP加固腐蚀风电塔筒的滞回性能研究,对比了4种腐蚀工况及6种加固工况结构的破坏形式及耗能机制。研究结果表明:高温环境会使得CFRP与钢的黏结界面出现软化现象,导致CFRP钢复合结构承载力下降。但在拉力作用下CFRP钢复合结构均表现为纤维丝断裂早于胶层破坏,在数值模拟时可以将CFRP与钢的黏结关系简化为绑定关系。在循环荷载作用下遭受腐蚀的风电塔筒结构出现提前屈曲,屈曲后结构刚度退化加速,延性降低,材料塑性耗能比例减小,“屈曲铰”耗能比例增加,整体耗能能力下降;使用CFRP加固后,可以延缓结构屈曲出现的时间,扩大材料塑性区域,增加材料塑性耗能比例,提升结构整体耗能能力。为防止CFRP加固层数较少时结构出现突发破坏的现象,加固时应注重考察结构延性变化情况。     

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...     

CFRP加固钢筋混凝土梁受弯性能的试验研究

对4根碳纤维布补强加固的钢筋混凝土梁进行加载试验，研究了碳纤维布对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响和作用。试验表明：利用碳纤维增强塑料加固可有效提高受弯构件的承载能力，并能抑制裂缝开展和提高构件的刚度和延性，同时对受弯承载力进行了理论分析，试验数据与理论分析吻合较好。     

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁的性能试验

为研究碳维纤复合材料（CFRP）加固初始损伤钢筋混凝土梁的性能,进行了17片试验粱的加载试验。结果表明：腐蚀损伤、预加载损伤对CFRP加固试验梁的性能影响不大;同时黏贴纵、横向CFRP加固对试验梁的极限承载力提高效果显著;CFRP的加固作用主要体现在梁开裂以后的工作阶段;有腐蚀和预加载损伤的CFRP加固试验梁的荷载一挠度曲线接近双直线的折线形状;梁的承载试验结果略高于按照中国《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》（CECS146：2003）中抗剪承载力公式计算的结果;出于安全考虑。CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗剪承载力公式可参照该规程,并引入合适的折减系数。     

Fracture characteristics and ductility of cracked concrete beam post-strengthened with CFRP Sheet

The present paper concerns the fracture characteristics and ductility of cracked concrete beam externally bonded with carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) sheet as well as the integration behaviors between CFRP/concrete interfacial debonding and concrete cracking.Three-point bending tests were carried out on the CFRP-strengthened cracked concrete beams with varying specimen depth and initial crack length.A straingauge method was developed to monitor the crack initiation and propagation in concrete,and the CFRP/concrete interfacial bonding behaviors,respectively.Clip gauges were used to measure crack mouth opening displacement (CMOD) and the deflection at midspan.Experimental results revealed that CFRP-strengthened specimen shows a higher load capacity under the same deformation level and a better inelastic deformation capacity compared with the unstrengthened one.For there are two manifest peak values in the obtained load versus displacement curve,the ductility of CFRP-strengthened concrete beams were investigated using index expressed as area ratio on the load versus displacement curve.The calculated results indicated that the contribution from CFRP sheet to the ductility improvement of specimen is notable when the deflection at midspan exceeded 10.5 times the first-crack deflection.     

高温后钢骨再生混凝土柱的加固疲劳行为

针对大量建筑物在火灾中损坏急需修复,对高温（500º）后钢骨再生混凝土柱进行了纤维复合材料（CFRP）加固前后的静力轴压试验和加固后的疲劳实验,通过对破坏模式、承载力、荷载-位移曲线和荷载-应变曲线进行分析,结果表明：CFRP能有效提高高温后钢骨再生混凝土柱抗压强度,刚度和延性,承载力提高幅度最高可达141%;当再生混凝土取代率为50%时,CFRP加固短柱取得最大承载力;加固试件破坏形式为CFRP拉断、内部混凝土压碎以及钢骨上部屈曲,未加固试件的破坏形式为钢骨上部屈曲,外部混凝土剥落;加固后的钢骨再生混凝土柱305RF能够在上限为50%承载力的荷载下经过200W次疲劳试验,200W次后试件最大竖向位移接近相同试件静力破坏时对应位移。     

GFRP板与混凝土粘结性能试验

为考察玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,GFRP)板与混凝土的粘结性能,对36个试件进行了试验研究.采用GFRP板-混凝土块搭接接头的单剪试验方法,考察了4种GFRP板与混凝土的连接方式(粘粗砂法、涂环氧胶法、粘剪力键法以及同时粘剪力键和粘粗砂的综合法),同时考虑了粘砂长度、环氧胶类型、混凝土类型和附加GFRP布增强等因素,并提出了一种抗剪设计方法.结果表明:4种连接方式都获得了较高的平均粘结强度(>2.9 MPa);粘砂长度、环氧胶类型和附加GFRP布增强等因素对平均粘结强度有显著的影响,而混凝土类型的变化则影响较小.提出的4种连接方式均可作为FRP-混凝土组合结构的有效组合界面抗剪连接措施.     

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。     

Experimental research on refractory performance of reinforced concrete beams strengthened with CFRP sheets bonded with an inorganic adhesive

To meet the requirement of fire endurance for concrete structures strengthened with CFRP sheets, this study develops an inorganic adhesive whose strength at 600 ℃ is not lower than that at normal room temperature. The inorganic adhesive is then used to bond CFRP sheets on reinforced concrete beams in order to strengthen them. The fire protection of the CFRP sheets is done using the thick-type fireproofing coatings for tunnel ( TFCT) and steel structure ( TFCSS) respectively. Four specimens are tested in the furnace together. Specimens are exposed to fire for 1. 5 h in according to the ISO834 standard fire curve,and then naturally cooled for 1 h. In the tests,the largest displacements at the mid-span positions of specimens are only from 1 /1400 to 1 /318 of actual span corresponding to the highest temperatures from 300 ℃ to 470 ℃. After the specimens are naturally cooled to the normal temperature and the fireproofing coatings are then removed,it can be seen that the CFRP sheets keep in a good state,which indicates that CFRP sheets can be tightly bonded on the concrete and work well together with the concrete beams during and after fire. Besides,the tests also verify that the fire performance of TFCT is superior to TFCSS for the strengthened beams.     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的受弯性能

为研究预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的受弯性能,进行3根碳纤维板加固钢筋混凝土梁和1根对比梁的试验研究。研究预应力以及梁底锚固方式对混凝土梁的受弯承载力、刚度、裂缝发展情况、碳纤维板利用率的影响。试验结果表明：预应力碳纤维板加固可明显提高试件的受弯承载力,提高碳纤维板的利用率,减小裂缝宽度,其延性有所下降,在加固构件设计时需特别关注;两种锚固方式均满足正常使用要求,综合考虑无需开槽的MJ-2锚具适用性更强。     

IHFRP约束混凝土圆柱轴压性能

为了研究层内混杂纤维布(IHFRP)对混凝土圆柱体的加固效果,通过24个混凝土圆柱体的轴心抗压性能试验,分析了各种IHFRP约束混凝土柱的破坏形式、承载力、变形性能和应力-应变全曲线.试验结果表明:IHFRP可显著改善柱的承载力及变形性能; 对于相同层数纤维布约束试件,随着IHFRP中碳纤维含量的增加,承载力增长显著; 相对于单一碳纤维布(CFRP)约束试件的峰值竖向应变,3种IHFRP约束试件峰值竖向应变提高了60%~100%; 将IHFRP应力-应变模型与试验曲线进行对比,拟合效果良好.试验结果为桥梁墩柱和框架柱等构件的加固设计提供了参考.