外贴碳纤维布加固混凝土梁断裂特性的试验研究

通过对5根矩形截面钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究,分析外贴碳纤维布对不同配筋率、剪跨比和预裂混凝土梁的破坏形态、刚度变化、极限承载力、变形能力和裂缝开展情况的影响。试验结果表明,外贴碳纤维布可以明显提高钢筋混凝土梁的极限承载力和变形能力,延缓混凝土裂缝的发展,并使得加固梁的整体刚度显著提高,加固效果明显。对于预裂加固梁,外贴碳纤维布加固后其抗弯承载力和延性均有所降低。试验梁的原始配筋率越大,加固后梁的抗弯承载力提高的越明显,而且其变形能力也显著提高;同时,试验梁的剪跨比越小,预裂加固后承载力提高越明显,但延性却有所降低。最后对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面承载力进行理论分析和推导,建立实用的理论计算公式,理论计算结果与试验结果符合较好。     

碳、玻璃层内混杂纤维布加固梁抗弯性能研究

通过对8根钢筋混凝土梁的抗弯试验,研究了不同比例及层数的碳、玻璃层内混杂纤维布对加固梁抗弯性能的影响。研究发现当纤维布层数相同时,碳、玻璃层内混杂纤维布加固梁的极限承载力比单一碳纤维布加固梁降低了5.5%~18.7%,位移延性系数提高了18.6%~45.2%,能量延性系数提高了22.5%~45.1%。试验结果表明碳、玻璃层内混杂纤维布加固梁的延性明显优于单一碳纤维布加固梁。在试验研究的基础上,采用弹塑性截面分析法计算了混杂纤维布加固梁的承载力,理论计算值与试验值吻合良好。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁截面应力及抗弯刚度

碳纤维布施加预应力后粘贴加固可有效改善混凝土梁正常使用阶段的工作性能,相应截面应力和抗弯刚度分析对于合理评价加固梁的工作状态有重要意义。根据预应力碳纤维布加固混凝土梁正常使用阶段的截面受力分析,提出了截面应力的简化计算方法,进而通过引入碳纤维布应变不均匀系数,得出了对于未加固梁、非预应力碳纤维布加固梁和预应力碳纤维布加固梁均适用的截面短期抗弯刚度的实用计算方法。试验结果对比表明,建议的截面应力和抗弯刚度计算方法准确度较高。     

FRP片材加固混凝土连续梁试验研究

对用不同类型纤维布加固的11根钢筋混凝土连续梁在不同加载历史条件下进行了破坏试验。试验结果表明,粘贴CFRP布和GFRP布加固后梁的正截面承载力有不同程度的提高,裂缝宽度减小,抗弯刚度有所增强。粘贴纤维布加固的钢筋混凝土梁承载力和加固时的初始应力水平有关,初始应力越高,加固梁的极限承载力就越低。粘贴纤维布后,混凝土梁的延性有一定的降低,相对于碳纤维布加固的钢筋混凝土梁,粘贴玻璃纤维布混凝土梁的延性较好,连续梁支座塑性转动能力较好。     

碳纤维布加固钢筋混凝土枕木梁承载力研究

初步研究了采用碳纤维布材料加固钢筋混凝土枕木梁后抗弯承载力提高幅度,考虑施工技术、实际环境,以4片钢筋混凝土枕木梁试验为依据,研究碳纤维布对钢筋混凝土构件抗弯承载力的影响规律,试验结果表明在粘贴碳纤维布的情况下能对钢筋混凝土抗弯承载力提高25%左右,为深入研究打下了基础。     

梁底粘贴CFRP加固的新疆杨木梁抗弯试验研究与有限元分析

通过6根矩形截面新疆杨木梁的抗弯试验和有限元软件ANSYS模拟分析,通过碳纤维布(CFRP)加固新疆杨木梁的抗弯性能的试验研究,分析未加固梁与加固梁的极限承载力、跨中挠度等性能指标。通过有限元软件ANSYS对加固木梁抗弯试验全过程进行数值模拟,得出加固木梁在静力荷载作用下的荷载-挠度曲线、应力-应变云图等。结果表明:在新疆杨木梁的受拉区粘贴CFRP可以明显的改善木梁的抗弯性能,有限元软件ANSYS模拟结果与CFRP加固新疆杨木梁抗弯试验结果基本吻合,验证了选取单元和建模的正确性。     

RC梁正截面加固对斜截面抗剪性能的影响试验研究

设计并制作了11根钢筋混凝土梁,对采用碳纤维布进行抗弯加固的梁与未加固的对比梁分组进行了静载试验,研究了抗弯加固及碳纤维用量对构件斜截面抗剪性能的影响作用.研究结果表明:采用碳纤维布进行正截面抗弯加固,其加固方式及粘贴用量对斜裂缝的开裂荷载影响不大,但会影响结构破坏的形式及特征.正截面抗弯加固有利于提高抗剪承载力,但是并不显著.     

碳纤维加固材料加固受损混凝土梁受弯性能试验及设计方法研究

基于碳纤维加固材料(CFRP)布加固疲劳损伤后的钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁进行的竖向荷载作用下试验,研究了CFRP布加固疲劳损伤后的混凝土梁受弯性能和抗弯承载力。试验结果表明:预应力钢筋明显减小加固梁的跨中挠度及CFRP布应变值;混凝土梁的疲劳损伤降低了CFRP布加固钢筋混凝土梁的极限抗弯承载力,且混凝土梁加固前损伤程度越大,加固后极限抗弯承载力降低的幅度亦越大;采用GB50367—2013《混凝土结构加固设计规范》和GB 50608—2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中提出的抗弯承载力计算式(均未考虑梁加固前损伤程度),所得计算值均高于试验结果,表明加固前梁产生的疲劳损伤对加固后抗弯承载力的影响不可忽略。     

预应力碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为了研究预应力碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能,通过对1根普通梁、1根直接粘贴碳纤维布加固梁、1根直接粘贴预应力碳纤维布加固梁、2根加载至裂荷载后分别进行碳纤维布加固和预应力加固梁的抗弯性能试验研究,分析碳纤维布、预应力碳纤维布加固对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响。试验结果证明,在梁加载至裂荷载后再进行碳纤维布加固对梁的承载力、抗弯刚度、碳纤维布应变/利用率、抑制裂缝增长提高更为明显。     

钢筋混凝土梁受弯加固对比试验研究

通过钢筋混凝土矩形截面梁的抗弯测试,对用碳纤维布补强和钢板粘接加固的钢筋混凝土梁进行了抗弯性能对比试验研究,分析了碳纤维和粘钢加固钢筋混凝土梁抗弯性能的主要影响因素。计算结果与试验数值吻合较好,得到了两种加固方法的适用性设计指标。     

预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁受弯承载力研究

试验浇筑4组再生粗骨料掺量为0%、40%、70%、100%的钢筋再生混凝土梁,根据预应力碳纤维布拉断破坏和剥离破坏的界限加固量,每组对2根钢筋再生混凝土梁进行预裂破坏后,分别进行预应力碳纤维布一层和两层加固,然后对4组钢筋再生混凝土梁进行受弯承载力试验。试验表明：随着预应力碳纤维布加固量的增大,加固梁的受弯承载力增大,梁屈服时,纯弯段受拉区横向裂缝数量增多且宽度较小;随着再生粗骨料掺量的增大,加固梁受弯承载力降低,梁屈服时,裂缝数量减少、宽度增大。最后依据试验结果与平截面假定,结合再生粗骨料掺量对钢筋再生混凝土梁受弯承载力的影响,考虑钢筋再生混凝土梁的二次受力,建立了预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁的受弯承载力计算公式。计算结果表明：受弯承载力计算值与试验值吻合较好,可以为预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁设计提供参考。     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁受弯受剪承载力计算分析

基于现行混凝土结构加固设计规范关于粘贴纤维增强复合材料加固法的计算理论,分别对玄武岩纤维布和碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力进行计算分析,以探讨玄武岩纤维布对钢筋混凝土梁的加固效果。计算结果表明,设计人员可以方便地按现行加固设计规范对玄武岩纤维受弯、受剪加固进行计算。     

CFRP加固钢—混凝土组合梁抗弯承载力的参数分析

应用理论计算公式,对影响抗弯承载力的CFRP片材厚度、弹性模量以及混凝土强度等参数进行了分析,结果表明,使用弹性模量高、厚度大的CFRP片材加固的组合梁,承载力提高更大;采用高混凝土强度的梁,其极限抗弯承载力提高效果更明显。     

Effect of bond enhancement using carbon nanotubes on flexural behavior of RC beams strengthened with externally bonded CFRP sheets

This paper studied the effect of incorporation of carbon nanotubes (CNTs) in carbon fiber reinforced polymer (CFRP) on strengthening of reinforced concrete (RC) beams. The RC beams were prepared, strengthened in flexure by externally bonded CFRP or CNTs-modified CFRP sheets, and tested under four-point loading. The experimental results showed the ability of the CNTs to delay the initiation of the cracks and to enhance the flexural capacity of the beams strengthened with CFRP. A nonlinear finite element (FE) model was built, validated, and used to study the effect of various parameters on the strengthening efficiency of CNTs-modified CFRP. The studied parameters included concrete strength, flexural reinforcement ratio, and CFRP sheet configuration. The numerical results showed that utilization of CNTs in CFRP production improved the flexural capacity of the strengthened beams for U-shape and underside-strip configurations. The enhancement was more pronounced in the case of U-shape than in the case of use of sheet strip covers on the underside of the beam. In case of using underside-strip, the longer or the wider the sheet, the higher was the flexural capacity of the beams. The flexural enhancement of RC beams by strengthening with CNTs-modified CFRP decreased with increasing the rebar diameter and was not affected by concrete strength.     

碳纤维布加固钢筋混凝土短梁受弯试验及承载力计算

通过11根不同跨高比碳纤维（carbon fiber reinforced polymer, CFRP）布加固钢筋混凝土梁的受弯试验,研究了跨高比、纵筋配筋率和CFRP布层数对钢筋混凝土梁极限荷载的影响。结果表明：CFRP布加固钢筋混凝土梁的受弯破坏主要有CFRP布拉断和受压区混凝土压碎两种模式;随跨高比的减小,CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著增加;随纵筋配筋率和CFRP布层数的增加,CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著提高。结合文中和已有文献的试验结果,提出了反映跨高比影响的CFRP布加固钢筋混凝土短梁受弯承载力计算方法,该方法既可用于CFRP布加固的钢筋混凝土短梁也可用于浅梁的受弯承载力计算。     

CFRP加固钢筋再生混凝土梁的弯曲性能研究

为研究再生混凝土梁的弯曲性能,进行了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯性能试验研究,分析了再生粗骨料取代率和CFRP加固层数对再生混凝土梁受力性能的影响,比较了钢筋再生混凝土梁加固前后的挠度和裂缝扩展情况。试验结果表明：再生混凝土梁的变形能力和受弯承载力较普通混凝土梁没有明显降低,但其刚度和延性均有所降低,可通过CFRP加固提高其刚度和极限荷载,但不能改善其变形能力; CFRP加固层数对钢筋再生混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载影响较大,其中极限荷载受加固层数影响最大。通过理论计算和有限元分析,建立了钢筋再生混凝土梁及其经CFRP加固后的受弯承载力计算式,理论计算结果与钢筋再生混凝土梁的试验结果符合较好。研究成果可为再生混凝土梁的工程应用提供参考依据。     

织物增强混凝土薄板加固钢筋混凝土梁的二次受弯性能试验研究

为研究织物增强混凝土(TRC)薄板加固钢筋混凝土(RC)梁二次受荷的力学性能,以1根对比梁和5根以初始应力为变化参数的加固梁作为研究对象,进行基于磷酸钾镁水泥(MPC)界面剂粘贴TRC预制薄板加固RC梁的正截面抗弯强度试验研究,并分析其对加固梁的力学性能、破坏特征及裂缝开展情况的影响。结果表明:TRC薄板与RC梁有着较好的界面黏结性能;TRC薄板的应变滞后现象随着梁初始应力的提高而愈加明显,RC梁的极限荷载和截面刚度也随之减小;TRC薄板能改善RC梁裂缝形式,破坏时薄板裂缝呈现"细而密"的特点;对于损伤程度较小的RC梁,其加固效果较好;临近钢筋屈服的RC梁即使卸载加固,其承载力亦提高有限。     

初始损伤对CFRP加固混凝土梁受弯性能的影响

通过9根碳纤维布加固的具有初始损伤钢筋混凝土梁、6根碳纤维布直接加固钢筋混凝土梁及3根对比钢筋混凝土梁的抗弯性能试验，分析了初始荷载、初始裂缝及加载历史等对加固梁裂缝发展、屈服荷载、刚度、极限荷载的影响。试验结果表明，采用碳纤维布加固钢筋混凝土梁可以有效的提高其抗弯性能。初始荷载、初始裂缝及加载历史等对加固梁的裂缝发展、刚度、屈服荷载和极限荷载均有不同程度的影响。