预应力芳纶纤维布加固混凝土梁抗弯性能试验及理论分析

预应力技术是充分发挥FRP复合材料高强性能的一条有效途径。通过对预应力芳纶纤维布加固混凝土梁抗弯的试验,对预应力水平对梁抗弯承载力、刚度、延性的影响进行分析。结果表明:预应力水平为55%~65%时,预应力芳纶纤维布加固梁的开裂、屈服、极限荷载比非预应力芳纶纤维布加固梁分别提高约147%~165%、28%~50%、13%~31%,表明预应力芳纶纤维布能显著地提高混凝土梁的抗弯性能。承载力极限状态时,预应力梁为纤维布的断裂破坏,非预应力梁发生布与混凝土间局部脱粘破坏。在试验研究的基础上,采用弹塑性截面分析法计算梁的承载力,理论计算值与试验值吻合良好。     

带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术研究

开发带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术,给出带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土受弯构件的施工工艺,进行预应力芳纶纤维布的应力松弛损失试验研究,进行预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯、受剪及疲劳性能试验研究,进行温度对芳纶纤维布配套黏结材料的力学性能影响试验研究。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁与未加固的基准梁相比,开裂荷载显著提高,屈服荷载、极限荷载、疲劳寿命及开裂后的抗弯刚度明显提高;使用环境温度在60℃以下时,芳纶纤维布的配套树脂胶与底胶的黏结强度不会发生软化现象。试验研究及分析表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术可显著改善混凝土受弯构件使用阶段的力学性能。     

带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术研究

开发带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术,给出带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土受弯构件的施工工艺,进行预应力芳纶纤维布的应力松弛损失试验研究,进行预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯、受剪及疲劳性能试验研究,进行温度对芳纶纤维布配套黏结材料的力学性能影响试验研究。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁与未加固的基准梁相比,开裂荷载显著提高,屈服荷载、极限荷载、疲劳寿命及开裂后的抗弯刚度明显提高;使用环境温度在60℃以下时,芳纶纤维布的配套树脂胶与底胶的黏结强度不会发生软化现象。试验研究及分析表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术可显著改善混凝土受弯构件使用阶段的力学性能。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯性能研究

本文对预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能做了初步的研究,并提出了带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的施工工艺。通过10根试件的受弯试验,对比了预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁的开裂弯矩、屈服弯矩、极限弯矩及抗弯刚度等工作性能,分析了芳纶纤维布的预应力水平和加固层数对试件受弯性能的影响。试验结果表明,非预应力芳纶纤维布加固的试验梁与未加固的基准梁相比,其开裂弯矩提高了12%~16%,屈服弯矩提高了13%~29%,极限弯矩提高了26%~65%;预应力芳纶纤维布加固的试验梁与未加固的基准梁相比,其开裂弯矩提高了114%~306%,屈服弯矩提高了38%~101%,极限弯矩提高了29%~101%。可见,预应力芳纶纤维布能显著地提高被加固钢筋混凝土梁的受弯性能。在试验研究基础上,本文给出了承载力计算方法,计算结果与实测值符合较好。     

预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的力学性能分析

通过使用有限元软件建立预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的空间有限元模型,并与7根试件的受弯试验进行对比分析,试验结果表明,预应力芳纶纤维布加固的试验梁与未加固的基准梁相比,其开裂荷载提高了114%～306%,屈服荷载提高了38%～101%,极限荷载提高了29%～101%。可见,预应力芳纶纤维布能显著地提高被加固钢筋混凝土梁的抗弯性能。     

预应力芳纶纤维布加固已裂混凝土梁的受弯性能

通过2根芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁和1根未加固基准梁的受弯性能试验,研究了非预应力和预应力芳纶纤维布加固已裂钢筋混凝土梁的受弯承载力、延性和破坏特征.试验结果表明,预应力芳纶纤维布可以明显地改善加固梁在使用阶段的受弯性能.在试验研究的基础上,给出了预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯承载力计算公式,计算结果与实测结果符合良好.     

芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能

通过3根芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁和1根基准混凝土梁的抗弯性能试验,研究了芳纶纤维布层数对加固混凝土梁的抗弯承载力、刚度和破坏特征的影响.试验结果表明,粘贴芳纶纤维布可以有效地提高被加固梁的抗弯承载力.根据不同的破坏模式,给出了芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式,计算结果与实测结果符合良好.     

预应力钢带加固混凝土梁斜截面开裂荷载及抗剪承载能力分析

预应力钢带加固钢筋混凝土梁能有效提高梁斜裂缝开裂荷载和斜截面抗剪承载能力。根据试验研究结果,首先分析预应力钢带加固混凝土梁斜截面破坏机理,并考虑预应力度、钢带应变不均匀系数对梁抗剪承载力的影响,并利用桁架模型推导了预应力钢带加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力设计算式和实用计算式,同时进一步对预应力钢带加固钢筋混凝土梁应力状态进行计算分析,提出预应力钢带加固混凝土梁斜截面开裂荷载的计算公式。经与试验结果进行对比分析,所提出斜截面承载能力和开裂荷载的两套算式的计算结果均与试验结果吻合较好。     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究

对粘贴玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究,分析了不同的加固量和加固形式时的破坏模式,分析结果表明,采用玄武岩纤维布抗剪加固后,梁的抗剪承载力显著提高,随着玄武岩纤维布加固量的增加,玄武岩纤维对梁的抗剪承载力的贡献增加.     

预应力CFRP布加固混凝土梁受剪分析

为开展负载状态下预应力碳纤维布加固低强度混凝土梁斜截面受剪承载力性能的研究,依据配箍率不同设计制作3组共计12根钢筋混凝土梁,每组选择1根非加固钢筋混凝土梁作为对比梁,其余3根预加载至对比梁极限受剪承载力的40%,在持荷状态下利用预应力碳纤维布对试验梁弯剪区段进行加固。完成了12根试验梁单点加载受剪试验,获得了承载力、变形等试验数据。基于实测数据,利用ABAQUS有限元分析软件建立了预应力碳纤维布加固低强度混凝土负载梁的有限元分析模型,经过理论分析,建立了预应力碳纤维布加固低强度混凝土负载梁斜截面受剪承载力计算公式。     

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁力学性能试验

基于预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁能够提高其承载能力的理论,进行了6根外贴预应力碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁的力学性能试验。研究了在不同预应力和不同端部锚固方式下加固后的钢筋混凝土梁的预应力损失、开裂荷载、跨中挠度、极限荷载及抗弯抗剪性能。结果表明:碳纤维布预应力在一定范围内能够决定钢筋混凝土梁的加固效果,同时在梁端部采取锚固方式能有效阻止预应力碳纤维布在放张过程中的预应力损失;预应力碳纤维布加固后梁的开裂荷载随着预应力的增大而增大,最大增大幅度达到81.8%;极限荷载在一定范围内随预应力的增大先增大后减小,极限荷载最大增大幅度为41.07%。     

预应力碳纤维布加固一次二次受力梁抗弯试验研究

就CFRP布加固RC梁的未加预应力、施加顸应力以及施加预应力后梁的未有初始应力(一次受力)、有初始应力(二次受力)等不同工况共八根梁进行了对比试验,同时进行了锚固端不同锚固方式共五种工况的加固效果的对比试验。试验结果分析表明：CFRP布预应力施加方法简便且易在加固施工实践中应用;CFRP布施加预应力在加固效果上明显优于不加预应力的加固方法;施加预应力加固时必须在端头锚固且锚固效果良好。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的力学性能分析

本文在试验研究的基础上,对带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯承载力和刚度进行了分析,建立了其计算公式,给出了不同受力阶段的挠度计算方法.计算结果与试验结果符合较好,且计算偏于安全.     

AFRP加固梁抗剪承载力试验研究

本文通过试验研究了芳纶纤维片材对加固钢筋混凝土梁抗剪加固作用,分析了芳纶纤维薄板加固后梁的抗剪破坏特征和影响芳纶纤维薄板受剪加固效果的因素。     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

预应力高强不锈钢绞线网-高性能砂浆抗弯加固试验研究

在以往试验研究的基础上,对钢绞线施加预应力,以研究预应力高强不锈钢绞线网-高性能砂浆加固技术对RC梁的适用性。对5根预应力高强不锈钢绞线网-高性能砂浆加固的钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了抗弯试验研究,试验结果表明,采用预应力措施有效地提高了梁的抗弯承载力和刚度,较好地约束了裂缝的发展。同时提出利用该种加固方法进行抗弯加固的承载力设计计算公式。计算结果与试验结果吻合较好。另外,还就高强不锈钢绞线网的预应力张拉、预应力损失等进行试验研究,提出完整的预应力高强不锈钢绞线网加固受弯构件的施工工艺,并给出采用不同张拉方法时预应力有效值系数的取值,使得该种加固方法能够更好地应用于实际工程中。     

Strengthening of RC beams in shear using GFRP inclined strips – An experimental study

Though there have been a number of studies on shear strengthening of RC beams using externally bonded fiber reinforced polymer sheets, the behaviour of FRP strengthened beams in shear is not fully understood. This is partly due to various reinforcement configurations of sheets that can be used for shear strengthening and partly due to different failure modes a strengthened beam undergoes at ultimate state. Furthermore, the experimental data bank for shear strengthening of concrete beams using FRP remains relatively sparse due to which the design algorithms for computing the shear contribution of FRP are not yet clear. The objective of this study is to clarify the role of glass fiber reinforced polymer inclined strips epoxy bonded to the beam web for shear strengthening of reinforced concrete beams. Included in the study are effectiveness in terms of width and spacing of inclined GFRP strips, spacing of internal steel stirrups, and longitudinal steel rebar section on shear capacity of the RC beam. The study also aims to understand the shear contribution of concrete, shear strength due to steel bars and steel stirrups and the additional shear capacity due to glass fiber reinforced polymer strips in a RC beam. And also to study the failure modes, shear strengthening effect on ultimate force and load deflection behaviour of RC beams bonded externally with GFRP inclined strips on the shear region of the beam.