内嵌CFRP板条加固钢筋混凝土梁的抗火性能试验研究

采用外贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固的钢筋混凝土结构,由于CFRP的高温力学性能较差,使得加固后的钢筋混凝土结构存在耐火性能不足的问题。相比而言,将CFRP板条嵌入被加固构件的混凝土保护层之中的嵌入式加固方法,由于外覆混凝土层的保护,CFRP板条的黏结材料可以免受外部恶劣环境、碰撞和火灾的影响,使得加固钢筋混凝土结构在理论上具有更好的抗火性能。为了深入了解内嵌CFRP板条的加固梁在高温下的力学性能,进行了9根内嵌CFRP板条加固梁和2根外贴CFRP布加固及1根未加固的对比梁的高温性能试验,通过ISO 834标准升温试验,研究了4个主要因素,即加固方法(嵌入式/外贴式)、防火保温模式(楔入/单面/三面)、防火材料(超薄型防火涂料/厚型防火涂料)和黏结剂的种类(环氧树脂/氯氧镁水泥)对梁的高温性能的影响。试验结果表明,采用适当的防火保护并选择有效的黏结材料,内嵌CFRP加固钢筋混凝土梁可以达到规范要求的耐火极限。     

内嵌CFRP板条加固混凝土梁试验研究

针对内嵌(Near-Surface Mounted,简称NSM)加固法的特点,进行了4根内嵌碳纤维增强塑料(Concrete Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)板条加固混凝土梁的试验研究。试验结果表明,内嵌CFRP板条加固混凝土梁能显著提高混凝土梁的极限承载能力和弯曲刚度,有效阻止混凝土裂缝的产生和发展,并对混凝土和钢筋的受力起分摊作用;加固量相同时,内嵌CFRP加固梁性能要优于外贴CFRP加固梁,加固材料强度利用率较高。内嵌加固法是一种新的加固形式,具有广阔的发展前景。     

TRC加固钢筋混凝土板的抗火性能试验研究

设计了7块钢筋混凝土单向板试件,其中6块为纤维织物网格增强混凝土(TRC)加固试件,另1块为未加固的对比试件,通过ISO 834标准火灾试验研究了TRC加固混凝土板的抗火性能,以及不同施工工艺(喷涂、抹灰)、不同纤维织物层数(1层、2层)和不同锚固构造措施(纤维网格与主结构拉结与否)对TRC加固混凝土板的抗火性能的影响。试验结果显示:采用单层网格、人工抹灰及铁丝拉结的TRC加固试件在火烧30 min后即发生TRC加固层的整体脱落;而采用喷涂施工的TRC加固试件,不论单层还是双层网格,也不论是否存在铁丝拉结锚固,均表现出了良好的抗火性能。说明喷涂施工比人工抹灰具有更好的界面黏结性能,采取的铁丝拉结锚固措施(双向间距250 mm)未能发挥作用,双层网格加固比单层加固抗火性能更好。     

CFRP加固钢筋混凝土梁的抗剪疲劳试验研究

通过对一组粘贴U型碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪疲劳试验,研究了完好加固梁与损伤加固梁的箍筋和碳纤维布应变随疲劳次数增加的变化情况,不同碳纤维布用量对抗剪加固效果的影响以及斜裂缝的扩展变化状况等。试验表明,钢筋混凝土梁粘贴U型碳纤维布后箍筋应变减小20%~50%,斜裂缝宽度减小35%~45%,且碳纤维布用量越大效果越明显,完好梁加固效果优于损伤梁。粘贴碳纤维布可以明显提高钢筋混凝土梁的抗剪疲劳性能,延长钢筋混凝土结构的使用寿命。     

CFRP板条加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

通过13根碳纤维板条加固混凝土梁的受力性能试验对碳纤维加固梁的抗剪性能进行研究,比较分析了不同加固量、开槽尺寸、内嵌或外贴碳纤维板条等因素对试验梁受力性能的影响.试验梁为2.3 m跨度的混凝土梁和碳纤维板条加固混凝土梁.试验研究表明,采用内嵌碳纤维板条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,在试验研究的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.     

CFRP抗剪加固钢筋混凝土梁的耐火性能试验研究

采用厚型防火涂料对4根碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了IS0834标准升温条件下的恒载升温耐火性能试验,得到了试验梁的测点温度、位移随时间增加的分布关系.分析了不同加载方式、剪跨比、加固量和防火保护层厚度对高温下CFRP抗剪加固梁的跨中挠度、破坏形态及耐火极限的影响.试验结果表明:在相同的弯、剪富余量,相...     

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。     

CFRP加固钢筋混凝土梁二次受力抗剪试验研究

通过4个不同持续荷载下的CFRP加固梁抗剪试验,其中1个对比梁,3个不同荷载下的加固梁.试验结果表明,加固梁的极限抗剪承载力得到了提高,裂缝宽度和跨中挠度有所减小.发现现有的抗剪承载力计算公式远大于试验值,这是不安全的,进而提出了考虑二次受力的抗剪承载力计算公式,和试验结果吻合良好,具有一定的参考价值.     

预应力CFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究

采用电化学快速锈蚀方法在实验室内制作锈蚀钢筋混凝土梁,进行了预应力CFRP加固后的受力性能对比试验,主要研究钢筋锈蚀率对预应力CFRP加固效果的影响。结果表明,预应力CFRP明显减小了加固梁的裂缝宽度和延伸高度,增大了加固梁的抗弯刚度,使其正常使用性能得到显著改善;等量预应力CFRP对不同锈蚀率的加固梁极限承载力的提高效果基本相同,但锈蚀率大的加固梁以CFRP拉断为破坏形态;对CFRP施加预应力可发挥CFRP的高强材料性能。     

CFRP加固钢筋混凝土梁耐火性能试验研究

采用厚型防火涂料和硅酸钙防火板对3根CFRP加固钢筋混凝土梁进行了不同方法的防火保护,在ISO834标准升温条件下进行耐火性能对比试验。分析了不同防火方法及端部锚固性能对高温下CFRP加固梁的温度场变化规律、跨中挠度、破坏形态及耐火极限的影响。试验研究表明:采用50mm厚防火涂料和40mm硅酸钙防火板对加固梁进行三面U型防火保护,耐火极限均可达到2.0h;提高CFRP的端部锚固性能可有效地改善加固梁的耐火性能;防火涂层中增设钢丝网片约束防火涂料、防止开裂和脱落效果明显。试验结果分析表明:CFRP加固混凝土梁防火保护的重点并非是CFRP材料本身,而是钢筋混凝土梁;可以通过延缓钢筋与混凝土材料的温度增长来推迟加固梁达到极限状态的时间,从而获得较好的耐火性能。     

CFRP板嵌入式加固钢筋混凝土梁试验研究

对CFRP板嵌入式加固钢筋混凝土梁进行静力受弯试验研究,分析板条宽度,配筋率,嵌贴长度对开裂荷载,屈服荷载,极限荷载,曲率延性以及构件刚度的影响。试验结果表明:在保证足够CFRP板嵌贴长度条件下,随着加固量的增加,梁的抗弯承载力和刚度明显提高;加固梁与对比梁相比,曲率延性降低。     

CFRP加固钢筋混凝土梁抗爆性能试验研究

通过对三组15根CFRP加固钢筋混凝土梁进行抗爆性能试验,研究了CFRP粘贴层数、配筋率、爆炸荷载大小等因素对裂缝开展、破坏形式、应变和挠度的影响。试验结果表明,加固梁的裂缝数量明显增多,但裂缝宽度减小了43%～71%,裂缝间距减小了79%～89%,U形锚固有效阻止了CFRP剥离,使加固梁呈CFRP拉断破坏。随着CFRP粘贴层数的增加,梁的抗爆能力平均提高量为13%～42%。对应于配筋率为0.84%、1.30%、1.88%的加固梁在第1、2、3次爆炸加载时的抗爆能力平均提高量分别为14%、16%和29%,但随着配筋率增加,加固梁的抗爆能力提高幅度有所减小。当爆炸荷载较大时,CFRP与受拉纵筋之间开始出现应变差,CFRP的存在使得钢筋的应变发展滞后于未加固梁中钢筋的应变发展,这种现象随爆炸荷载增大而趋于明显。CFRP可以有效提高钢筋混凝土梁的刚度,但加固梁的变形能力减小。     

内嵌CFRP加固混凝土梁粘结性能试验分析

采用表层开槽、嵌贴碳纤维增强复合材料(CFRP)的混凝土结构加固新技术,对8根跨度为2.6m的混凝土T形梁进行粘结性能试验,研究了混凝土表层嵌贴CFRP的粘结承载力。试验中通过考察嵌贴长度和胶粘剂种类这两项影响粘结的主要因素,对试验现象和数据进行了分析,发现采用粘结性能好的胶粘剂可充分发挥CFRP板的高强性能;当试件均采用性能好的胶粘剂时,CFRP板的极限荷载随嵌贴长度的增加而增大,超过最优嵌贴长度时,极限荷载不再增长。     

内嵌CFRP板条加固混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根足尺混凝土梁的抗弯加固试验,对内嵌CFRP板条加固梁的破坏过程、受力性能、截面应变分布和挠度变形规律进行了研究。试验结果表明,内嵌CFRP板条加固梁跨中截面应变分布和挠度变形规律与外贴CFRP加固梁相似,但内嵌加固能有效避免板条的剥离破坏,其抗弯加固性能优于相应的外贴加固梁;预载加固将会降低内嵌板条的加固效果。基于混凝土结构加固理论,并考虑预加荷载的影响,对内嵌CFRP板条加固梁3种弯曲破坏形态(钢筋屈服前混凝土压碎、钢筋屈服后混凝土压碎和钢筋屈服后FRP拉断)下的抗弯承载力进行理论分析,并建立开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩的计算公式,其计算结果与作者及国内外已有的试验实测值吻合较好,可用于实际工程加固设计。     

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片试验梁的加载试验。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-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》(CECS 146:2003)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。     

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗冲击性能试验研究

对采用碳纤维增强复合材料(CFRP)加固的不同损伤程度的钢筋混凝土梁进行落锤冲击试验,以冲击高度、加固层数为试验参数分析CFRP加固损伤试件的裂缝发展、破坏形态及抗冲击性能,并研究试件在冲击荷载下的动力性能。结果表明：试件损伤程度越高,其斜向裂缝发展越密集,试件的破坏程度越严重;落锤冲击高度越高,裂缝发展越趋近于跨中局部化;当采用多层CFRP布加固损伤试件时,试件在落锤冲击作用下保持较好的完整性,仅外部混凝土粉碎掉落;随着CFRP布粘贴层数的增加,试件整体产生弯剪破坏,损伤试件加固修复后的抗冲击能力及刚度相较于完好试件得到显著提升,提升幅度为70%～72%,但增加CFRP布粘贴层数对试件的加固修复效果提升作用有限,且加固效果与抗冲击能力并非呈线性关系;基于有效应变计算的结果可知,采用CFRP布加固修复不仅仅具有加固补强的作用,同时能够在一定的程度上改善试件的整体抗冲击性能。     

CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

为能够合理粘贴CFRP布、有效提高钢筋混凝土梁的抗弯承载能力,开展了CFRP布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验,并比较了三种加固方案的加固效果。结果表明:增加CFRP布的粘贴片数不能持续提高抗弯承载力;在梁体两侧粘贴CFRP布综合加固效果更佳;梁间间断设CFRP的U型箍可以减缓纵向CFRP布与混凝土间的界面剥离。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板抗火性能试验研究

针对粘贴CFRP布用有机胶软化点过低的问题,研制出600℃时强度不低于常温强度的无机胶。为探索用无机胶代替有机胶粘贴CFRP布提高加固结构抗火性能的可行性,进行了5块用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板的抗火试验。考虑到高温时CFRP布在绝氧条件下强度降低较为缓慢的特点,试验前分别选用厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料对其进行防火保护。试验板先按ISO 834标准升温曲线升温1.5h,再自然降温1.0h。各板底纵向CFRP布经历最高温度为90~300℃,火灾下跨中最大新增位移介于计算跨度的1/438~1/95。经历火灾后,CFRP布完好,无机胶与混凝土板可靠粘贴。试验结果表明:采用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板,厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料均能达到对CFRP布进行控温和绝氧的目的,前者防火效果明显优于后者;用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板采用防火涂料保护后,火灾下和火灾后CFRP布与混凝土板均可有效共同工作。     

CFRP加固钢筋混凝土外伸梁斜截面试验研究

研究了外部U形粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁负弯矩区段斜截面的受力特性.在7根梁的试验基础上,对U形碳纤维条不同粘贴高度和开口端有无压条的不同情况的梁的抗剪破坏特征、受剪承载力及影响因素进行了研究与分析,并将试验结果与规程的设计计算值进行了比较,提出了碳纤维应变的修正参数.     

CFRP加固钢筋混凝土梁的研究现状

简单归纳出碳纤维增强聚合物（CFRP）具有质量轻、强度高等优点,主要介绍了CFRP加固钢筋混凝土梁提高其抗弯承载力的几种方法,并总结了国内的一些研究成果,以期为实际工程加固提供有效参考。