CFRP与BFRP加固RC柱抗震性能比较研究

采用有限元软件ABAQUS建立CFRP与BFRP加固RC柱的数值模型,比较研究了两种FRP材料加固RC柱的抗震性能,并系统地讨论了FRP材料类型、长细比、轴压比、FRP加固层数等参数对RC柱抗震性能的影响。研究结果表明,模型可以较好地模拟FRP加固钢筋混凝土圆柱的抗震性能,与试验结果吻合。随着FRP包裹层数增加,试件的承载力逐渐提高,但存在最佳加固层数;随着轴压比的增加,试件承载力有一定提高,但延性降低。在长细比一定范围内,试件的承载力及延性得到较大提高。相同工况下,两种FRP加固RC柱在承载力、延性、耗能能力方面相近,但考虑到价格优势及较好的力学性能,BFRP在混凝土结构抗震加固领域有较好的应用前景。     

BFRP约束钢筋混凝土圆柱强度尺寸效应的模拟分析

为了研究约束钢筋混凝土柱的尺寸效应,采用数值模拟的方法,对不同尺寸几何相似的BFRP约束钢筋混凝土圆柱试件的轴压过程进行了模拟分析,模拟得到了试件的极限荷载和应力分布形态.模拟结果表明:无论是加固柱还是未加固柱,试件尺寸越大,模拟极限荷载越大,但强度越小,这说明试件具有尺寸效应.另外,模拟结果与试验结果吻合良好,说明了模拟结果的可信性.     

BFRP加固砖柱轴压性能研究

本次试验制作3根砖柱,采用BFRP全裹加固法对其进行加固,分析轴心受压作用下BFRP加固砖柱的受力性能和破坏形态,探讨BFRP加固对砖柱的承载力影响。试验结果表明：BFRP能显著提高砖柱的极限承载力,BFRP层数的增加对承载力的提升效果并不明显。     

外粘贴BFRP加固新疆杨木矩形截面柱轴心受压力学性能试验研究

针对外粘贴BFRP纤维布加固杨木矩形短、长柱在力学性能上存在差异,以不同粘贴方式、不同层数及不同木柱长度为变量,对杨木矩形短、长柱进行轴压力学性能试验,分析长柱破坏形态、极限承载力、荷载-位移、荷载-应变等。试验结果表明,与未加固杨木矩形长柱比较,BFRP纤维布能较好的约束木柱横向变形,提高了木柱承载力、延性、刚度、变形能力。与杨木长柱比较,横向粘贴BFRP纤维布加固短柱效果优于长柱的加固效果。     

玄武岩纤维布加固木柱轴压性能试验研究与有限元分析

为研究玄武岩纤维布(BFRP)加固木柱的轴压性能,通过改变BFRP包裹层数和间隔包裹距离,对21根圆形截面短柱进行了轴心受压试验。观察试件的加载破坏过程及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,分析了影响木柱轴压性能的因素;采用ABAQUS有限元软件对BFRP间隔加固木柱进行了有限元模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。模拟结果和试验研究表明,采用BFRP加固的木柱较未加固的木柱其承载力和位移延性性能显著提高。     

FRP网格增强ECC加固素混凝土柱受压性能数值分析

本文采用有限元软件ABAQUS,对纤维增强复合材料(FRP)网格增强超高韧性水泥基复合材料(ECC)加固素混凝土圆柱轴心受压性能进行数值模拟分析,研究不同ECC厚度、FRP网格尺寸和混凝土强度等级对加固效果的影响。分析荷载-位移曲线结果表明:在复合材料约束下,加固柱峰值承载力得到较大提高;曲线下降段表现出良好的韧性和变形能力;随着ECC厚度增加,加固柱的峰值承载力呈线性增长;随着FRP网格减小,加固柱荷载-位移曲线下降段变形能力明显增加;混凝土强度等级越高,加固柱的峰值承载力越大,但承载力下降段构件承载力衰减速度越快。最后,基于文献的试验结果,验证了本文有限元分析模型的合理性。     

玄武岩纤维增强复合材料加固新疆杨圆柱的力学性能试验研究

通过对15根新疆杨圆柱进行轴压试验,研究了玄武岩纤维(BFRP)布粘贴层数(1层和2层)和粘贴方式(间隔贴和满贴)对圆柱承载力、延性等性能的影响;并与相同试验条件下的方柱进行了对比分析。结果表明:BFRP加固圆柱承载力提高10.7%～26.4%;刚度提高1.0～5.04倍;延性提高29.0%～70.9%。通过对轴压试验下的圆柱和方柱性能比较,可看出:加固后圆柱的承载力、延性优于加固后的方柱。     

BFRP约束钢筋混凝土方柱的数值模拟分析

采用ANSYS软件对玄武岩纤维布(BFRP)约束钢筋混凝土方柱的轴心受压过程进行了数值模拟,得到了BFRP约束混凝土柱的应力分布和裂纹发展情况,并与试验数据进行了对比分析。结果表明,选择分离式有限元数值分析模型,可较好地模拟BFRP布约束混凝土柱的轴心受压性能。基于模拟结果,本文对BFRP加固钢筋混凝土方柱轴压破坏过程进行了受力分析,探讨了BFRP布与混凝土在轴压下相互作用的机理。     

纤维增强复合材料满贴加固新疆杨木短柱轴心抗压试验研究

为研究纤维增强复合材料满贴加固新疆杨木柱的力学性能,对新疆杨木矩形截面短柱采用玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)或碳纤维增强复合材料(CFRP)分别粘贴1层和2层进行加固,而后进行轴心抗压试验,对其承载力、荷载-应变曲线、纵向变形、横向变形等力学性能指标进行对比分析。试验结果表明:BFRP和CFRP满贴加固能够显著提高新疆杨木柱的轴心受压性能,承载力提高幅度中单层的介于71.3%~75%,双层的介于83.8%~86.9%;且BFRP满贴加固后木柱的抗压承载力较大,CFRP满贴加固后木柱的纵向变形能力较好,横向约束作用相对明显。     

玄武岩纤维布加固木梁抗弯性能的试验研究与有限元分析

玄武岩纤维布是一种性能优异的新型复合材料。通过对12根矩形截面木梁的静力试验,进行玄武岩纤维布(BFRP)加固木梁抗弯性能的试验研究,分析对比梁与加固梁的承载力、挠度等结构性能指标。试验结果表明:在木梁受拉区粘贴玄武岩纤维布是提高木梁抗弯性能的有效方法。并应用ANSYS软件对BFRP布加固木梁的抗弯性能试验的全过程进行了数值模拟,得到加固木梁在竖向荷载作用下的荷载-位移曲线,应力-应变云图等。通过数值计算结果与试验结果的对比,验证了应用ANSYS程序对FRP加固木梁进行数值模拟的可行性。     

玄武岩纤维间隔加固新疆杨木方形截面长柱轴心受压力学性能试验研究

针对外粘贴玄武岩增强复材(BFRP)布加固杨木矩形长柱在力学性能上存在差异,分别采用间隔粘贴1层、间隔粘贴2层对木柱进行轴压力学性能试验,获得了长柱破坏形态、极限承载力、荷载-应变关系、荷载-位移关系、延性指标等。试验结果表明:杨木长柱以典型的中部弯曲破坏形式为主,与未加固长柱比较,木柱极限承载力分别提高8. 75%、30. 00%,横向粘贴BFRP纤维布能有效约束木柱横向变形,提高纵向变形能力,延性得到进一步改善。     

BFRP约束混凝土高温性能试验研究

通过对45个经5种不同温度加热后的素混凝土圆柱、有机胶粘贴BFRP布加固和无机胶粘贴BFRP布加固混凝土圆柱展开轴压试验,对比分析各柱的截面温度以及不同温度下不同粘结剂对试件承载能力的影响规律。结果表明:400℃为过度温度,加固试件强度衰减在400℃前后呈现较大差异;有机胶粘贴BFRP布加固的混凝土柱在高温下承载能力迅速丧失,纤维布加固作用在340℃时失效;无机胶粘贴纤维布加固的混凝土柱在经历温度400℃后,承载能力与常温下差别不大,约为常温下的83%,当温度达到570℃时加固失效;无机胶粘贴BFRP布加固的混凝土柱耐火性能要好于有机胶粘贴BFRP布加固的混凝土柱。     

考虑二次受力圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱轴心受压承载力研究

为了研究圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱在二次受力下的基本力学性能,首先进行了1根未加固的普通钢筋混凝土柱和2根圆形钢套管加固钢筋混凝土柱的轴心受压试验,其中1根柱通过对其施加后张预应力来模拟构件加固前的初始轴压力;其次,依照试验参数,应用有限元数值模拟加固柱在不同轴压比下的力学性能;最后建立了圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱在二次受力下的轴心受压承载力计算公式.结果表明:无论是否有初始轴压力,加固柱承载力均比未加固柱高很多,但是二次受力下的加固柱的轴心受压承载力会略有降低,且承载力会随着轴压比的增大而减小;应用有限元数值模拟的结果和应用承载力公式计算出的结果均与试验结果吻合良好.     

碳纤维布与玄武岩纤维布加固混凝土圆形短柱轴压试验对比研究

通过碳纤维布及玄武岩纤维布加固混凝土圆形短柱轴压性能对比试验,研究纤维布层数对加固后混凝土圆柱轴压性能的影响。结果表明:在纤维布环向包裹约束作用下,混凝土圆柱抗压强度和变形能力明显提升,但刚度提高不明显;混凝土圆柱加固效果随纤维布层数增加而提高,相同加固层数,CFRP加固效果明显优于BFRP,且一层CFRP加固效果与三层BFRP相似;实际工程中可通过提高纤维布抗拉强度、厚度和层数增加纤维布约束能力,进而提高约束混凝土抗压强度。     

玄武岩纤维布和碳纤维布加固高强混凝土柱轴压性能试验研究

为了研究等侧向约束强度状态下玄武岩纤维布(BFRP)和碳纤维布(CFRP)加固高强混凝土柱的轴压性能,试验共制作了6根钢筋混凝土柱,并考虑了FRP布种类、混凝土强度两种影响因素。结果表明:与未加固柱相比,BFRP布和CFRP布加固柱的受压承载力均有显著改善,且后者对承载力的提高能力较前者更强。对于柱的延性性能,两种布对普通混凝土柱皆提升明显,且BFRP布对其约束效果更优;但高强混凝土柱加固后仍表现出较强的脆性,提高程度不够显著。最后,选取了4种经典FRP约束混凝土强度模型进行对比计算,计算结果与试验数据吻合良好。     

BFRP加固榫卯节点抗震性能试验研究

通过玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)加固圆形截面木结构榫卯节点的水平低周反复荷载试验,对加固后榫卯节点的抗震性能进行了研究,主要包括滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、变形等。试验结果表明,BFRP加固榫卯节点的滞回曲线和未加固榫卯节点的滞回曲线图形明显不同,BFRP加固能够有效提高榫卯节点的承载力和刚度。根据榫卯节点刚度和极限承载力提高的比例,提出了BFRP加固榫卯节点的加固设计经验公式。     

BFRP约束钢筋混凝土短柱偏心受压试验研究

以偏心率、加固量和粘贴形式为变化参数,共进行18个圆形截面钢筋混凝土柱试验.其中15个试件包裹了纤维布,另外3个未包裹纤维布.试验结果表明:由于玄武岩纤维布(BFRP)的作用,包裹BFRP试件较对比试件的承载力有很大提高,同时延性也有不同程度的提高,证明了BFRP约束对提高钢筋混凝土柱的力学性能的有效性.最后,提供了环向包裹FRP后圆形截面钢筋混凝土柱承载力计算方法,计算结果和试验结果基本吻合.     

BFRP布加固巴掌榫墩接木柱轴压性能研究

为研究BFRP布加固巴掌榫墩接木柱(简称“加固木柱”)的轴压受力性能，对10个木柱进行轴压试验，包括7根不同BFRP环箍层数和纵带层数的墩接柱、1根刻半榫墩接柱与2根完好木柱；分析加固木柱的破坏特征、荷载-变形曲线，对比加固前后木柱的失效模式、应变状态、承载力、刚度、延性等；提出适用于木构件的名义屈服点确定方法，以准确计算其位移延性系数。结果表明：BFRP环箍与纵带加固柱的墩接区整体性良好，承载力和刚度可恢复至完好木柱的80%～90%,延性提高9%～90%,加固后木柱具有良好的受力性能；按ESEP法确定的名义屈服位移合理可靠，可用于木柱屈服点的确定。建立数值仿真模型，在验证模型有效性的基础上，针对墩接高度、墩接长度对加固木柱的影响展开参数分析。结合参数分析结果，推导得到FRP加固巴掌榫墩接木柱轴压承载力计算公式。有限元分析表明，承载力随墩接高度的增加而减小，墩接长度对承载力影响较小；承载力公式计算值与试验值最大误差为12.1%,可为木结构建筑的修缮提供参考。     

自密实混凝土外包角钢加固RC柱承载力分析

基于传统的外包钢加固法和增大截面加固法原理,提出一种新的组合加固方法:自密实混凝土填充外包角钢加固法。在6根组合加固柱的拟静力试验基础上,采用大型结构分析软件ABAQUS进行非线性有限元数值模拟分析,研究缀板间距、角钢型号变化对加固钢筋混凝土柱的承载力及变形性能的影响,并将计算结果与试验结果对比。探讨加固型钢与连接缀板形成的加固体系套箍效应和相应的承载力变化规律。结果表明:与未加固柱相比,缀板间距从300 mm加密到75 mm,角钢型号从L30×3增大到L50×3,加固柱的承载力提高了200%～300%之间;混凝土的极限压应力提高了10%～30%,角钢和缀板组成的钢架对混凝土柱起到了约束作用,减小了钢筋混凝土柱5%～18%的纵向变形,明显增强了其变形性能。     

外套钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土中长圆柱轴压性能试验研究

对9根外套钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土中长圆柱和未加固钢筋混凝土中长圆柱进行轴心受压试验研究,研究长径比、钢管壁厚和后浇自密实混凝土强度对复合加固中长圆柱受力性能的影响。研究结果表明:未加固中长圆柱破坏形态属于局部强度破坏而复合加固中长圆柱的破坏属于弹塑性失稳破坏。长径比越小,复合加固柱承载力提高越大;随着后浇自密实混凝土强度的提高,复合加固柱极限承载力略有提高,但延性逐渐降低;钢管壁厚的增加能够显著提高复合加固柱的极限承载力和延性。在试验研究的基础上,提出外套钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土中长圆柱的承载力简化计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。