CFRP和角钢加固震损混凝土框架抗震性能研究

碳纤维布CFRP和角钢约束混凝土使构件具有良好的延性和承载力,采用CFRP和角钢加固震损后钢筋混凝土是提高震损后混凝土框架的抗震能力以及震损后结构修复和加固的重要手段。文章针对不同植筋方式震损后的混凝土框架,分别采用碳纤维布、角钢及复合加固3种方式进行低周反复加载试验研究,并通过与加固前植筋试件进行对比分析,研究加固后震损混凝土框架的抗震性能。结果表明:采用碳纤维布、角钢及复合加固与简单处理加固相比,其开裂荷载、开裂位移、极限荷载和极限位移分别提高了2.36、2.00、1.68、1.27倍;复合加固的变形性能、耗能能力及延缓结构刚度退化能力优于角钢和碳纤维布加固;碳纤维布、角钢及复合加固延性系数较简单处理加固分别提高了89%、86%、95.6%。     

基于构件保险丝理念的抗弯加固方法研究

预应力CFRP板加固可以提高构件的承载力和刚度,具有良好的加固效果。但由于CFRP板的弹脆性特征,加固构件的延性有较大程度下降,破坏前无预兆,安全储备较低。本研究提出基于构件保险丝理念的抗弯加固方法,将加固材料分为保险丝部分和承载部分,其中保险丝部分施加较大预应力且所占比例极小。通过保险丝在预警荷载下发生断裂给出预警信号,提示工程人员采取进一步措施,而承载部分仍能继续承载。采用有限元模拟分析表明：构件保险丝可以给出明显的预警信息,且保险丝断裂对构件承载力影响可以忽略,承载部分仍能继续承载;通过选取合理的预警荷载,以保险丝断裂作为新的“屈服点”,加固构件的安全储备指标较原始构件提升明显,为预应力CFRP加固结构的安全储备评价问题提供了新的思路。     

用无机胶粘贴CFRP布加固预应力梁受弯性能试验研究

为研究一种自制的无机胶粘贴CFRP布加固混凝土结构构件的受力性能,采用该无机胶粘贴CFRP布对3根已经历抗弯承载极限状态的两跨预应力混凝土连续梁进行加固,并对加固梁进行正截面抗弯性能试验。得到了加固梁的荷载-挠度变形曲线和正截面抗弯承载力等试验数据。3根梁均出现继纵向受拉钢筋屈服后,CFRP布被拉断的破坏模式。试验结果表明,用无机胶粘贴CFRP布加固损伤预应力混凝土连续梁可有效提高其承载力。提出了计算值与试验值吻合较好的此类加固梁的抗弯承载力计算方法。     

输电铁塔角钢无损加固分析与计算方法

对于运行时间较长或有扩容改建要求的服役输电铁塔,部分构件承载力不足将导致其无法满足更高的设计要求,有必要通过角钢构件加固来提升其承载性能。以输电铁塔中典型角钢为研究对象,提出输电铁塔无损加固方法,该方法采用螺栓与夹具使原构件与加固构件形成组合加固构件,组合构件对原构件不造成损伤,且结构简单、应用性强;建立细化的组合构件数值模型,研究原构件长细比、夹具间距（数量）、钢材特性对组合构件加固效果的影响,提出组合构件受压承载力计算方法。结果表明：提出的加固方法加固效果显著,加固水平最高达到56.34%;原构件长细比对组合构件受压承载力提升水平影响明显,组合构件的提升效果随着原构件长细比的增大而逐渐显著;当夹具数量为奇数个且夹具间距小于750 mm时,组合构件的加固效果最佳;加固构件的钢材特性对组合构件受压承载力和延性影响较小;提出的组合构件受压承载力计算方法与有限元模拟结果吻合良好。     

考虑二次受力碳纤维布加固短柱的抗震试验

基于结构加固存在二次受力的特性，对碳纤维布加固钢筋混凝土短柱在反复荷载作用下的受力性能进行了对比试验研究。探讨了二次受力对碳纤维布加固钢筋混凝土短柱的受力性能、破坏特征及破坏机理的影响。试验表明，采用不考虑构件二次受力特性的加固加载方案，会过高地评估加固构件的承载力提高值和抗震性能改善的相关指标，将对指导实际加固工程产生不利影响。     

负载下CFRP加固轴心受拉钢板的承载性能分析

采用CFRP加固负载构件不会产生严重的应力集中以及残余应力,对负载下加固的钢板构件进行轴心受拉模拟计算,可为实际工程中的加固问题提供理论依据。文章针对CFRP加固轴心受拉钢板,采用ABAQUS软件建立了负载下加固钢板轴心拉伸构件的有限元模型,对加固钢板的承载性能进行了分析。结果表明:对于轴心受拉钢板,CFRP加固提高屈服荷载、极限荷载分别约为15%、16%;负载构件的极限承载力随着负载百分率的增加而逐渐下降;承载力随着CFRP加固层数的增加逐渐上升,加固到二层时CFRP布发挥利用率最大,加固到三层时承载力增幅呈现下降趋势;随着CFRP布长度的增加,承载力也随之提高。     

CFRP加固损伤RC梁抗弯性能试验研究

为研究CFRP加固修复不同损伤RC梁的抗弯性能,共设计4根钢筋混凝土梁进行抗弯试验研究,对2根构件预加荷载损伤后进行加固修复,分析采用CFRP加固修复后对损伤构件在破坏形态、挠度变化及极限承载力等方面的影响.结果表明:采用CFRP加固修复损伤构件后其极限承载力、刚度均有显著提升,提升幅值约为12.2％～17.5％,但构...     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件性能退化试验研究

采用人工气候环境加速锈蚀方法,研究了不同偏心距的锈蚀钢筋混凝土压弯构件破坏形态、延性、承载力及其结构性能退化机理,并针对不同锈蚀程度的大、小偏压构件的荷载-挠度关系、荷载-纵向压缩变形及偏压构件的承载能力进行了相应分析.结果表明:钢筋锈蚀会引起钢筋力学性能下降、混凝土保护层锈胀开裂、黏结锚固性能退化及箍筋的锈蚀程度比纵筋严重等,从而导致压弯构件的破坏形态发生变化;受拉钢筋达到屈服后,受压区混凝土很快达到极限压应变,锈蚀构件的延性性能明显降低,脆性性能则明显增加.在试验结果分析基础上,建立了与纵向锈胀裂缝宽度相关的锈蚀压弯构件侧向挠度、开裂荷载及极限荷载的预计模型,为老化混凝土结构检测加固设计时提供应用参考.     

基于二次受力的隧道套拱加固损伤衬砌模型试验

松动荷载引起损伤衬砌失稳是不良地层隧道运营期间关键的科学问题.针对此问题,研制了双车道公路隧道带缝衬砌套拱加固模型试验加载装置,可对衬砌结构任意位置施加松动荷载,在损伤衬砌受力同时进行套拱加固,解决了衬砌加固二次受力的“瓶颈”问题;开展1∶10模型试验,研究了松动荷载作用下损伤衬砌套拱加固补强效果,对比变形特性、力学响应及破坏模式.结果表明:衬砌结构刚度随荷载增加而退化,套拱加固有效修复受损衬砌,整体结构刚度明显增大,损伤严重衬砌经套拱加固后承载力仍可提高1倍;原衬砌结构破坏位置为拱顶、拱肩和边墙;套拱加固带缝衬砌构件关键控制截面为拱顶和墙脚,拱顶易发生大偏心压弯破坏,建议加强拱顶纵向配筋,提高抗拉承载力;墙脚出现斜裂缝,属于压剪破坏,应增设墙脚箍筋,以提高抗剪承载力.     

碳纤维布加固钢筋混凝土构件小偏拉试验

目的 研究碳纤维布加固钢筋混凝土构件小偏拉的受力性能和变形能力,探讨配筋率、碳纤维布层数和加固后构件开裂荷载、极限荷载之间的定量关系.方法 对6根相同截面不同配筋率和碳纤维布层数的小偏拉构件进行单调短期加载对比试验,分析各因素对构件开裂荷载和极限荷载的影响.结果 试验研究表明,采用碳纤维布加固钢筋混凝土构件小偏拉效果明显.其承载力可提高17%～34%;随着贴布层数的增加,构件承载力明显增加,随着配筋率的增大.加固效果有所下降;粘贴碳纤维布可以很好地限制钢筋混凝土小偏拉构件的裂缝宽度及间距.尤其是边缘裂缝宽度.结论 采用碳纤维布加固钢筋混凝土构件小偏拉以提高其承载力可行且对改善受拉构件的耐久性有一定实用意义,研究成果对类似实际工程具有借鉴作用和参考价值.     

不对称导线对输电转角塔动力性能影响研究

研究了不对称导线对输电转角塔动力特性的影响.首先基于空间杆系有限元理论建立了输电转角塔的力学模型.然后基于空间索单元建立了输电导线的力学模型.在此基础上组集形成输电塔线耦连体系分析模型.以中国某大跨度输电转角塔为实际工程背景,基于有限元方法考察了该结构的塔线耦连振动效应.进一步进行导线影响的参数研究,考察了相邻导线对输电塔本身振动特性的影响.结果表明,输电转角塔的塔线耦连效应显著,结构的扭转振型受到导线的影响非常显著.因此在转角塔的设计建造过程中,应当充分考虑到导线参数的影响.     

地表倾斜变形对高压线铁塔的影响研究

以采动影响下高压线铁塔为原型,采用数值模拟方法对地表倾斜变形与铁塔内力和变形特征关系进行了研究,分析了不同地表倾斜变形情况下高压线铁塔内力、位移和基础支座反力和临界地表倾斜值．结果表明：随着地表倾斜值的增加,高压线铁塔杆件的轴向压应力及拉应力最大值均呈二次方关系增加,高压线塔倾斜度及横担歪斜度呈线性关系增加．当采动引起的地表倾斜变形超过安全临界倾斜变形值时,铁塔杆件最大轴向应力超过其许用应力,处于不安全状态;高压线铁塔基础支座反力呈显非线性变化．这些研究为采动区高压线铁塔的安全性分析与评价提供了理论依据．     

高压输电塔线体系的地震响应研究

高压输电塔的塔线耦合作用显著,抗震分析时需采用三维有限元方法.本文以2E2-SZ2型220kV输电塔为例建立ANSYS三维有限元模型.通过模态分析,得到单塔和塔线体系的振动特征.在横向地震荷载作用下,对输电塔位移、基底反力及主材内力计算分析,讨论了地震作用对输电塔线体系的影响,提出一些有益结论.     

部分预应力混凝土环形截面压弯构件延性系数计算

目的 建立环形截面部分预应力混凝土高耸结构截面延性系数的精确计算公式。提出延性系数和预应力度的关系．方法 根据周边均匀配筋的环形截面的受力特点和平截面假定，应用规范中混凝土和钢筋的常用应力应变关系，进行了环形截面部分预应力压弯构件的承载力和延性系数计算．结果 提出了部分预应力压弯构件延性系数的计算公式、建立了延性系数和预应力度的关系曲线，为构件的设计和计算提供了参考．结论 通过实例计算可以看出，随着预应力度的增加构件的延性系数降低很快，因此在进行部分预应力构件设计时，延性问题应该引起足够的重视。     

覆冰导线静张力对输电塔横担的作用特征

为了研究输电塔横担在覆冰导线作用下的受力变形特征,以在冰灾发生时横担严重破坏的某转角耐张塔为对象,按照模型相似理论制作大比例节段模型,进行模拟导线重覆冰状态下的静力加载试验.考虑连接偏心、节点板厚度和螺栓长度等因素对构件传力路径的影响,建立中横担精细化有限元模型,对试验全程进行模拟并与试验对比.在此基础上通过非线性屈曲计算,获得覆冰导线静张力作用下横担的失效模式及薄弱位置.研究表明：横担主材两端螺栓分别连接在角钢的水平肢和竖直肢上会造成构件各个截面应力状态相差很大并使受压构件在局部位置产生受拉区域.对于斜材,连接偏心引起的弯矩和二阶效应不可忽略,且受压斜材是横担的薄弱环节,斜材稳定承载力的不足会导致横担的整体失效．     

覆冰对某输电塔影响的研究

覆冰对输电塔的影响是通过整个输电线路上各方面因素共同作用的。不同的档距、高差、转角以及风载等因素都会使覆了冰的输电线路的稳定性遭到破坏,从而引起输电线拉断及铁塔倒塌。通过MSC．MARC软件建立了输电塔模型,根据覆冰载荷的计算机理,得到不同档距、转角及风速条件下,输电塔在各个冰厚载荷作用下所产生的等效应力以及输电线所受的拉力,并将各个冰厚载荷作用下的结果进行分析比较,总结出倒塔的主要原因。     

降雨作用下裂缝对杆塔基础滑坡影响的物理模型试验

随着全国联网工程的实施,杆塔不可避免地建设在陡坡、山脊、滑坡等地质灾害易发区域,在降雨的影响下,滑坡的变形甚至失稳会直接影响杆塔的安全,从而对电力系统和社会经济的发展造成巨大的影响。本文以燕子滑坡及杆塔基础为研究对象,基于物理模型试验,研究了极端降雨作用下不同相对位置杆塔基础滑坡有裂缝时的失稳过程。首先,设计了杆塔基础滑坡的物理模型试验方案,其次,分析了降雨过程中杆塔基础滑坡的宏观现象以及滑坡体和杆塔基础变形和力学特征的变化过程,最后,总结了降雨作用下杆塔基础滑坡成灾模式的分析流程。结果表明,降雨作用下,预制裂缝为雨水提供了优势渗流通道,使得预制裂缝深度、宽度逐渐扩大,并向滑坡右端逐渐延伸并贯通,导致右端坡脚局部发生失稳而形成多级局部牵引滑动破坏;滑坡上的杆塔基础和滑坡外的上部杆塔都随着滑坡一起向下滑移并发生向后倾倒,后者发生的时间晚于前者,但滑坡外的底部杆塔基础在整个过程中没有发生破坏。此外,降雨作用下燕子杆塔基础滑坡有裂缝时应以局部滑坡的变形和稳定性来分析杆塔基础的成灾模式。本文的研究成果可为杆塔基础滑坡实际工程提供一个直观上的认识和技术上的支撑。     

不同流场下钢管输电塔塔身气动力特性

根据SZ27102钢管输电塔塔身1/3高度处的典型节段截面尺寸,设计制作不同密实度和宽高比的塔身节段模型及迎风面单片桁架模型. 分别在均匀层流场和均匀湍流场下开展高频测力风洞试验,获得迎风面单片桁架体型系数、背风面荷载降低系数和塔身节段体型系数等气动力参数. 结果表明,高湍流度来流条件会导致单片桁架体型系数的减小以及背风面荷载降低系数的增大,从而导致2类流场下钢管塔塔身节段体型系数较接近. 对于单片钢管桁架体型系数,中国规范推荐取值总体小于试验值,且当密实度较小时偏小程度较明显,建议规范考虑密实度对单片钢管桁架体型系数的影响,适当提高单片钢管桁架体型系数;对于背风面荷载降低系数,中国规范取值大于试验值,也大于英国规范取值,建议中国规范对钢管输电塔背风面荷载降低系数做部分调整.     

钢压杆稳定加固研究进展

钢结构由于设计、施工、使用、损伤以及火灾、地震等影响可能导致构件宏观开裂或失稳,甚至造成工程事故.本文总结了钢压杆稳定加固的理论和试验研究成果.首先对国内外钢压杆稳定加固的现状及其进展进行总结,接着详细介绍了有关纤维、外粘钢和套管加固的理论和试验研究,最后对稳定加固的研究进行了展望.     

粘钢加固钢筋混凝土矩形受扭构件的非线性有限元数值模拟

利用ANSYS有限元程序建立非线性有限元模型，模拟计算了粘钢加固的钢筋混凝土矩形截面受扭构件的受力、破坏全过程．在分析中利用单元生死技术，对构件加固和未加固的不同情况进行了比较，结果表明。粘钢加固钢筋混凝土受扭构件效果良好．