碳/芳纶纤维布加固混凝土梁界面性能数值研究

通过对8种不同加固形式钢筋混凝土梁的界面性能进行了数值研究,分析了单层、双层及碳,芳纶混杂纤维布1.2m和1.6m粘贴长度的对界面性能的影响.数值计算结果表明.混杂加固可以有效地控制纤维布末端界面剪应力大小,而且界面正应力也有所降低,混杂加固方式具有优良的界面混杂效应.对不同长度的混杂纤维布加固模型计算发现:随着纤维布有效粘贴长度的减小,胶层端部界面剪应力与正应力成比例增加,增加比例随距离的增加,成递减趋势.混杂界面数值研究对理解界面力学性能和指导混杂加固设计具有一定的实践意义.     

CFRP/GFRP混杂加固混凝土梁胶层界面应力有限元分析

建立了CFRP/GFRP混杂纤维布加固混凝土梁有限元模型,采用数值方法研究了不同HFRP弹性模量、不同胶层厚度、不同胶层弹性模量下胶层的剪应力、正应力和混凝土梁底面的第一主应力变化情况.通过对比分析,研究这些参数对CFPR/GFRP混杂纤维布加固工程结构界面粘结力学性能的影响,揭示了胶层剪应力、正应力和界面混凝土第一主应力对纤维布剥离破坏的影响.     

纤维布混杂形式对混凝土界面力学性能的影响

针对CFS-GFS混杂加固钢筋混凝土梁的一种新型加固方法,通过建立不同材料本构方程,对8种不同加固模型做了非线性界面有限元数值计算.分析了不同加固形式下界面端部剪应力与正应力的分布规律,结果表明界面剪应力与正应力极大值均出现在加固界面端部,且在较短的距离内迅速减小.CFS-GFS混杂加固可以有效降低界面剥离应力,通过控制GFS在加固中所占比例,能够在保证承载力足够的情况下,改善加固界面力学性能,避免端部处发生界面或保护层剥离破坏现象.     

混杂纤维布加固钢/聚丙烯短纤维增强混凝土构件技术研究

对采用杜拉纤维和钢纤维混杂改性的混凝土梁外贴碳纤维布和玻璃纤维布（CFS／GFS）进行混杂加固抗弯试验与有限元对比研究，并对构件加固后刚度变化进行对比分析，结果表明，掺入杜拉纤维和钢纤维，可以延缓混凝土构件微裂缝的出现，有效地控制裂纹扩展，提高混凝土材料的强度，这种混杂纤维混凝土梁表现出比单一纤维混凝土梁更优良的材料性能。     

预应力CFRP/GFRP布加固RC梁的结构响应

对于混凝土梁和预应力混杂CFRP/GFRP纤维布分别采用非线性组合单元和层壳单元模拟,采用Owen屈服准则和Hinton压碎准则等描述了混凝土非线性特性,同时考虑了混杂CFRP/GFRP纤维布空间预应力。为了确定预应力混杂CFRP/GFRP纤维布加固混凝土梁的最佳受力状态,通过基于梁体挠度和纤维布应力的计算分析确定了预应力混杂CFRP/GFRP纤维布加固结构的工作状态。结果表明,最优混杂比是影响预应力混杂CFRP/GFRP纤维布加固结构力学性能的重要因素。研究结论可供工程加固设计参考。     

预应力混杂纤维加固RC梁界面应力参数化分析

通过建立纤维加固RC梁的有限元模型,进行界面性能非线性有限元分析,研究了不同荷载大小,不同胶层弹性模量及厚度、不同加固形式和不同预应力大小的作用下,RC梁界面混凝土应力的变化情况.结果表明:FRD末端界面处,混凝土的剪应力和正应力得到峰值,然后随着距末端的距离增加而呈非线性减小,并接近于零.     

预应力碳纤维布加固混凝土梁弯曲疲劳性能试验研究

目前,对预应力碳纤维布加固梁的疲劳性能研究甚少。通过对7根预应力碳纤维布加固混凝土T形梁弯曲疲劳性能的试验研究,考察了预应力碳纤维布加固量、钢筋配筋率、等幅变幅疲劳以及加固前疲劳损伤对加固梁疲劳性能的影响。试验结果表明,与非预应力碳纤维布加固梁相比,预应力碳纤维布加固后混凝土梁中受拉钢筋应力幅显著降低,混凝土梁疲劳寿命明显延长。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受剪承载力试验研究

通过7根芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验,研究了芳纶纤维布的预应力水平及加固形式对混凝土梁抗剪承载力的影响。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固混凝土梁相比,其开裂荷载显著提高,屈服荷载与极限荷载明显提高;预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的抗剪承载力随着纤维布预应力水平的提高而增大。     

预应力碳纤维布加固损伤混凝土梁非线性有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件,对不卸载时预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力变形性能进行了计算分析。计算中采用升温法来施加预应力,利用单位的生与死来实现不卸载时的加固。通过与试验结果进行对比可知,数值计算结果与试验分析结果吻合较好。在此基础上,对不同初始损伤量及CFRP加固量进行了扩展计算可知,初始损伤梁对混凝土梁承载能力几乎无影响,通过增加CFRP加固层数能有效提高混凝土梁的承载能力。     

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。     

碳纤维布加固混凝土梁的界面剪应力分析

基于弹性理论,放弃了平截面假定,并以碳纤维布加固混凝土梁的破坏形态为计算模型,通过界面分析建立了微分方程,推导了在集中力荷载作用下碳纤维布和混凝土梁之间的界面剪应力计算公式。该计算公式具有一定的通用性,通过改变特解的形式可适用于其它形式的荷载。对公式分析表明,界面剪应力在梁跨中部位附近较小,但在靠近锚固端部迅速增大并达到最大值,它不但与碳纤维布和混凝土的材料性质有关,而且还与碳纤维布的贴厚度、宽度、锚固端弯矩等因素有关。减小碳纤维的厚度和刚度或增加粘贴厚度,可以减小界面剪应力最大值。通过算例,计算了不同参数情况下界面剪应力的最大值,并与有限元法计算结果相比较,相对误差在18%以内,具有较好的计算精度。     

Interfacial stress analysis of RC beams strengthened with hybrid CFS and GFS

The mechanical performances of the interface between the concrete and the fiber reinforced polymer (FRP) are investigated using nonlinear finite element method (FEM) in this paper. The paper focuses on simulating the entire debonding process of the FRP sheets. The interfacial stress levels between the carbon fiber sheet and the glass fiber sheet (CFS–GFS) as well as that between CFS and CFS are compared. A parametrical study was carried out to show how the mechanical performances have been influenced by the load, the elastic modulus, the thickness of adhesive layer and the width of FRP sheets. The simulation results show that the interfacial stresses at the ends of the beam increase with the load and the elastic modulus, but decrease with the thickness of the adhesive layer. The interfacial stresses almost do not vary with the width of FRP. The numerical results of the interfacial stresses have good agreement with analytical results. The numerical results show that it is an effective method for CFS–GFS hybrid fiber sheets to strengthen concrete structures. Hybrid fiber sheets can efficiently reduce interfacial shear stresses of FRP sheets and meanwhile prevent interfacial normal stresses from reaching a high stress level. The results of this numerical study are beneficial to understand the mechanical behaviour of the material interface and design the hybrid FRP reinforced concrete structures.     

采用地聚物粘贴碳纤维布加固混凝土梁试验研究

采用地聚物替代环氧类胶粘剂对混凝土梁进行碳纤维布加固。首先通过地聚物的拉伸剪切试验和粘贴碳纤维布的水泥砂浆试块的双剪试验,比较了不同温度下地聚物和环氧类胶粘剂的拉伸剪切强度和粘结性能;随后开展了4根碳纤维布加固混凝土梁和1根未加固混凝土梁的常温对比试验,验证了采用地聚物粘贴碳纤维布加固混凝土梁的有效性。研究结果表明：地聚物的耐高温性能明显优于环氧类胶粘剂;常温下采用地聚物粘贴单层碳纤维布加固混凝土梁的承载能力与采用环氧类胶粘剂时相差不大。     

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的理论分析

对碳纤维布(CFS)加固的弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行理论分析。文中针对4根CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能的模型试验,基于修正的斜压场理论,集中考虑剪扭应力相加面的应力分布,并将混凝土软化系数提高25%,建立CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭承载力的计算方法。通过对4根箱梁试件的极限抗扭承载力的理论计算,并将计算结果与模型试验结果进行对比和分析,发现两者符合较好,其比值的平均值为0.9215,标准差为0.0320,变异系数为0.0347;对箱梁试件的试验破坏截面与理论破坏截面位置不一致的现象给出很好的解释;并与其他计算方法所得的计算结果取得一致。最后得出结论:修正的斜压场理论模型概念明确、安全可靠,可以作为CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的极限抗扭承载力的设计计算方法。     

铝合金筋加固混凝土梁界面黏结性能与剥离承载力研究

通过试验研究与有限元模拟计算,分析了铝合金筋嵌入式加固混凝土梁的破坏模式和承载能力,对比了不同的剥离承载力计算模型,获得了铝合金筋应力和应变以及界面黏结应力沿梁跨度方向的分布曲线,推导出界面黏结-滑移关系和剥离承载力计算公式.结果 表明:铝合金筋加固混凝土梁界面剥离破坏模式分为界面剥离破坏和混凝土保护层剥离破坏,混凝土...