PBO纤维片材加固混凝土弯曲性能研究

采用单向PBO纤维片材对混凝土试件进行了层状增强试验研究.采用三点弯曲试验测试了纤维体积含量对试件弯曲性能的影响,结合数码扫描技术分析了试件断裂形式.结果表明,PBO纤维片材的加入显著提高了混凝土的弯曲强度,并且混凝土弯曲强度随着纤维体积含量的增加而增加,纤维增强混凝土结构中纤维体积含量达到1.35%时的弯曲强度为素混凝土的3.6倍,混凝土的破坏形式由素混凝土的脆性断裂改变为韧性断裂.     

CFRP加固损伤梁刚度与承载力退化分析研究进展

长期服役的钢筋混凝土受弯构件大多是在带裂缝、钢筋锈蚀等损伤下工作的.综述了碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土梁在发生机械损伤、钢筋锈蚀、耦合损伤下的刚度及承载力退化规律和理论公式的推导研究进展,指出当前研究的一些不足,并在此基础上提出有待进一步研究的问题.     

芳纶纤维加固钢筋混凝土梁界面粘结应力分析

本文根据弹性梁理论和部分组合截面假定,并且考虑了钢筋混凝土梁和芳纶纤维剪切变形的影响,对两点集中加裁情况下的芳纶纤维加固钢筋混凝土梁的界面粘结剪应力和正应力进行了推导分析,由纤维端部边界条件得出了两种应力的解析解,根据试验梁的基本参数绘出了界面应力的分布曲线,找到了界面应力的分布规律,由此提出了降低纤维布端部应力集中的方法,可供施工参考使用.     

玄武岩纤维布加固损伤RC梁弯曲疲劳试验研究

结合大量混凝土桥梁存在病害需要加固、桥梁主要承受疲劳荷载的实际情况,研究等幅、变幅疲劳荷载下,粘贴不同层数玄武岩纤维布加固预损伤混凝土梁疲劳寿命、刚度退化速率等。结果表明,1等幅、变幅疲劳荷载作用下,粘贴2层、3层玄武岩纤维布较粘贴1层试验梁疲劳寿命均分别提高20%、40%左右;粘贴相同层数玄武岩纤维布时,变幅疲荷载劳作用较等幅疲劳荷载作用试验梁疲劳寿命降低16%左右。2变幅疲劳可显著加快试验梁钢筋应变、跨中挠度发展,其跨中挠度和疲劳次数关系曲线表现为明显"凹"型。3未粘贴纤维布等幅疲劳时试验梁刚度衰减速率为0.313MN·m~2/万次,粘贴1层、2层、3层纤维布等幅疲劳时试验梁刚度衰减速率为0.014MN·m~2/万次左右,粘贴1层、2层、3层纤维布变幅疲劳时试验梁刚度衰减速率为0.050MN·m~2/万次左右,可见粘贴玄武岩纤维布可降低试验梁疲劳刚度衰减速率,变幅疲劳显著增大试验梁疲劳刚度衰减速率。     

玄武岩纤维钢筋混凝土梁弯曲性能试验研究

通过玄武岩纤维钢筋混凝土梁四点弯曲试验,分析其破坏形态和破坏机理.通过四点对称加载方式研究不同玄武岩纤维掺量下梁的承载力、挠度、韧性、混凝土应变、钢筋应变等变化规律.试验结果表明:玄武岩纤维掺入对钢筋混凝土梁的开裂荷载和极限荷载都有一定的提高,开裂荷载最大提高幅度为32％,极限荷载最大提高幅度为6.5％.与普通钢筋混凝土梁相比玄武岩纤维钢筋混凝土梁的挠度、韧性均有所提高.玄武岩纤维对梁的受压区混凝土具有阻止裂缝扩展的能力,当梁上部受压区混凝土被压碎时,混凝土碎块会在纤维的桥接作用下不剥落,梁仍保持较好的整体性.     

纤维增强塑料加固混凝土梁界面本构模型研究有关问题的分析与评价

针对FRP加固混凝土梁界面特性研究的众多问题,研究了FRP-混凝土界面粘结-滑移本构模型问题,界定了被加固混凝土梁体中介质与界面,找出了界面粘结剪应力的获取方法困难的原因,分析了界面滑移量的组成及刚体滑移以及界面粘结-滑移本构关系的参数及其适应性,对FRP加固混凝土梁FRP-混凝土界面的本构模型的有关问题进行了归纳和评价,并提出了FRP-混凝土界面特性研究的宽缺口梁试验法。     

基于声发射的三点弯曲混凝土梁损伤演化表征

基于声发射多角度分析了三点弯曲作用下混凝土梁损伤演化特征.通过声发射事件计数、振铃计数、能率和幅频极值等多参数分析,定性研究了混凝土梁三点弯曲作用下损伤累积过程;提出基于声发射幅频极值的损伤量,对损伤过程进行了定量分析;结合声发射事件定位点和损伤量,对混凝土梁受载过程中损伤累积过程进行了量化表征.结果 表明,损伤主要发生在塑性阶段,在受拉区产生、聚集,快速向受压区发展,形成损伤带,导致试件脆性断裂.研究为混凝土梁灾变破坏预警和工程设计提供基础性的参考.     

混凝土梁加固后的新旧混凝土界面力学性能变化

以破旧建筑物纤维增强复合材料加固法为例,基于界面粘附强度的理论分析,配合剥离试验来求出加固界面破坏时的界面破坏能G.通过采用有限元方法计算出不同剥离角度的GⅠ、GⅡ的比值,然后进一步利用研制的双L型梁试验,来测量加固界面剥离的临界剥离力,从而验证剥离试验的结果.研究结果显示,剥离试验中造成混凝土与纤维增强复合材料贴片界面破坏的剥离力P,随着剥离角度α的增加而越来越小.但是由理论公式所推算出来的界面破坏能G,其变化并无固定的趋势,因此G值与P和α并非为简单的线性关系.另外双L型梁试验所得到的临界剥离力,会随着施力的位置改变而变化,同时临界剥离力P也随着施力点与支承距离的增加而减少,这与有限元程序计算的结果大致类似,本文研究对衡量老旧建筑物的加固设计效果提供了重要的参考.     

外贴FRP加固复合梁粘结破坏的承载力分析

本文利用粘结强度关系,建立了FRP受弯加固钢筋混凝土梁发生中间裂缝导致粘结破坏的承载力计算公式,并给出了各影响系数的确定方法,最后通过试验检验了公式的合理性.     

FRP板加固钢筋砼梁正截面强度分析

根据平面假设对外贴纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁进行了弹塑性变形全过程分析,分析了不同配筋率情况下,加固率与极限弯矩、极限曲率的关系.结果表明:外贴FRP材料可以提高钢筋混凝土梁的极限承载力,但开裂前对钢筋混凝土梁的受力性能影响很小.对于较小的配筋率的钢筋混凝土梁,根据加固率的不同,可能发生FRP板拉断的破坏模式,也可能发生压区混凝土压碎的破坏模式.但对于较大配筋率的钢筋混凝土梁,不管加固率的大小,均不可能发生FRP板拉断的破坏模式.加固效果对相对小配筋率的梁更显著,随着配筋率及加固率的增加,加固钢筋混凝土梁的极限抗弯能力的增加率逐渐减小.     

硫酸盐侵蚀下的混凝土损伤破坏全过程

根据Fick第二定律建立了硫酸根离子在混凝土中的非稳态扩散反应方程,利用有限差分法求解该方程以获得硫酸根离子在混凝土中的浓度分布规律.根据硫酸根离子与混凝土中铝酸钙盐之间的化学反应所生成钙钒石的数量,给出了钙钒石生成过程中的混凝土膨胀应变计算公式,并由混凝土本构关系计算相应的膨胀应力,以评估混凝土是否开裂破坏.最后,通过数值仿真,模拟浸泡在2%Na2SO4溶液里的混凝土板内的硫酸根离子扩散过程、膨胀应变及应力变化、开裂破坏等全过程.结果表明:所提出的分析方法可定量地描述硫酸盐侵蚀下的混凝土损伤破坏规律.     

界面破坏对割口单向叠层板的应力集中及强度的影响

基于剪滞理论,建立一种计及界面损伤的分层剪滞模型,分析了含割口的单向叠层板在拉伸荷载作用下的应力重新分布问题,据此可求得界面损伤区长度和割口前缘完整纤维的应力集中因子.在此基础上,采用细观统计破坏理论,研究了割口单向叠层板的拉伸破坏机理和强度,定量获得了残余拉伸强度与界面剪切强度的关系,所得结果与现有实验吻合较好.结果表明,应力集中和强度与割口长度及界面剪切强度有关;适宜的界面黏结,具有较高的残余拉伸强度.     

三点弯曲下钢纤维高强混凝土的断裂性能

通过50个尺寸为100 mm×100 mm×515 mm的钢纤维高强混凝土切口梁三点弯曲试验,研究钢纤维体积率对高强混凝土有效裂缝长度、断裂韧度和临界裂缝张开位移的影响.结果表明:随着钢纤维体积率的增加,钢纤维高强混凝土断裂韧度增益比基本呈线性增加,临界裂缝尖端和临界裂缝嘴张开位移分别呈指数型增加.有效裂缝长度趋于稳定值,基本不受钢纤维体积率变化的影响.在分析试验结果的基础上,建立了钢纤维高强混凝土有效裂缝长度、断裂韧度和临界裂缝张开位移的计算公式.     

基于四点弯曲试验分析HPFRCC抗拉特性研究

单轴抗拉试验(UTT)是目前国际上公认的最能展现HPFRCC抗拉特性的试验方法,但UTT试验操作复杂且对试验要求高,不便于实际工程中的质量控制。本文根据四点弯曲试验的实测荷载-跨中挠度曲线,并结合截面平衡条件及应力与应变分布,建立了采用四点弯曲试验分析HPFRCC抗拉特性的计算方法。计算结果与实测结果的对比表明,该模型能较好地评价HPFRCC的抗拉特性,为今后HPFRCC在实际工程中的大量应用提供了一种间接测定其受拉强度和极限拉应变的分析方法。     

碱溶液疲劳耦合作用下BFRP布加固损伤钢筋混凝土梁抗弯试验研究

基于桥梁结构所处环境的复杂性及所承受荷载的特殊性,试图探索碱溶液环境和疲劳荷载耦合作用下BFRP布加固既有损伤混凝土性能,开展了粘贴二层玄武岩纤维布加固,pH值分别为7、9、10的溶液环境和等幅疲劳耦合作用下损伤RC梁的抗弯试验研究。试验结果表明,即使在碱溶液环境和疲劳荷载耦合作用下,BFRP布仍能提高损伤RC梁极限承载力和抗弯刚度;相同疲劳次数下,在pH=9的溶液环境中,作用90d的加固梁比作用60d的加固梁挠度增加了23.13%;其他参数相同情况下,pH=7、pH=10的试验梁较未经环境作用试验梁抗弯强度分别降低10.06%、21.15%,可见,随着碱溶液浓度的增加、作用时间的延长,RC梁极限承载力、抗弯刚度、抗疲劳等性能显著下降;最后以试验梁挠度变化作为疲劳损伤指标,拟合出了考虑pH值、疲劳次数混凝土加固梁变形模量表达式。     

外贴玻璃钢板加固混凝土梁弯曲试验研究

对10根粘贴不同长度和厚度玻璃钢板加固的混凝土梁进行静载试验研究,探讨玻璃钢板尺寸对加固混凝土梁加固效果的影响,试图找到在满足加固要求的前提下的最佳玻璃钢板粘贴尺寸,为合理地对外贴玻璃钢板等复合材料加固混凝土梁进行设计提供了试验数据.结果表明,玻璃钢板粘贴尺寸不同,加固混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、跨中挠度、跨中应变均有较大变化.通过分析这些变化,推算出玻璃钢板最佳粘贴尺寸.     

外贴预应力玻璃钢板加固混凝土梁试验研究

本文针对外贴复合材料加固混凝土梁存在的不足,将玻璃纤维材料(GFRP)先施加预应力,再将其外贴到混凝土梁受拉面以提高混凝土梁的承载能力.针对GFRP板横向抗剪切挤压强度低的缺点,研究对GFRP板的预应力施加方法,在此基础上完成了9根不同预应力度,不同混凝土强度等级混凝土梁的抗弯试验;同时完成了4根预应力GFRP板在梁侧立面不同粘贴方式抗剪试验研究.试验结果表明,外贴预应力GFRP板加固混凝土梁可大幅度提高混凝土梁的开裂弯矩、极限承载力及GFRP板的强度利用率,改善梁的裂缝开展情况及提高梁的抗变形能力.