预应力CFRP板加固混凝土梁正截面受弯承载力的计算方法研究

国内外试验表明,预应力碳纤维板(CFRP板)加固钢筋混凝土梁可以有效地改善梁的受力性能,提高CFRP板的利用效率,但目前我国现行规程以及ACI440.4R-02规程中都没有预应力CFRP板加固混凝土梁的设计条款.对预应力CFRP板加固混凝土梁的正截面受弯承载力的计算方法进行了研究,基于受弯截面的极限状态分析,分别提出了两种破坏模式下正截面受弯承载力的计算公式;为了验证公式,进行了四根预应力CFRP板加固混凝土梁的单调静力试验,并对国外完成的14根预应力CFRP板加固混凝土梁的试验结果进行了对比,结果显示,吻合良好.     

粘贴CFRP布加固受火后预制混凝土叠合板试验研究

分别进行未受火未加固、未受火加固、受火后加固条件下4块预制混凝土叠合板对比试验研究,研究结果表明,未受火未加固对比试件发生整体弯曲破坏;粘贴CFRP布加固未受火试件和无边梁约束受火试件主要破坏模式为整体弯曲破坏,板底塑性铰线处CFRP布剥离和断裂;粘贴CFRP布加固带边梁约束受火试件主要破坏模式为板顶一侧冲切破坏,CFRP布大面积剥离。未受火加固试件较未受火未加固试件的初始刚度、屈服承载力和极限承载力分别提高48. 3%,35. 4%,22. 9%。相同边梁约束条件下,受火后加固试件初始刚度、屈服承载力和极限承载力较未受火加固试件分别降低54. 5%,13. 3%,10. 4%。无边梁约束受火后加固试件初始刚度、屈服承载力和极限承载力较带边梁约束受火后加固试件分别降低39. 6%,14. 6%,19. 8%。     

嵌入式FRP筋加固梁抗弯承载力分析

通过两点静力荷载作用下3根表层嵌贴FRP筋加固的钢筋混凝土T形损伤梁的试验,研究了嵌入式FRP筋加固梁的破坏特征和受力性能。分析了FRP筋表面特征和FRP筋材料种类对加固梁破坏模式、极限承载力、刚度等方面的影响。试验结果表明:嵌入式FRP筋加固方法能显著提高梁的屈服荷载和极限承载力;加固量一定时,带肋CFRP筋加固梁的极限承载力最高,光圆GFRP筋加固梁的极限承载力最低。在试验研究的基础上,建立了剥离破坏模式下嵌入式FRP筋加固梁的抗弯承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

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CFRP板加固混凝土梁设计理论研究

基于预应力高强度CFRP板加固混凝土梁的受弯试验与理论分析,对其设计理论进行了较系统的研究。提出了CFRP板预应力损失和预应力CFRP板加固混凝土梁抗裂度的计算方法。通过截面极限状态分析,分别提出了界限破坏、受压破坏和受拉破坏模式下受弯承载力的理论计算公式。建议CFRP板的张拉控制应力取为其极限抗拉强度的0.5~0.6倍。此外,在考虑预应力CFRP板等代的基础上,提出了预应力CFRP板加固混凝土梁裂缝宽度和挠度的计算方法。     

碳纤维布复合加固钢筋混凝土梁施工工艺及抗弯性能试验研究

对在汶川地震的震损建筑中拆下的强度等级约C13的钢筋混凝土梁,加载到相同损伤程度后,进行8种加固方法 22个钢筋混凝土梁单调加载试验,探讨梁的极限承载力、破坏模式、裂缝开展和应变变化等力学性能。结果表明:1)采用剔槽植入钢筋置换混凝土灌胶再粘贴碳纤维布(CFRP)的复合加固方案,加固梁的开裂荷载、极限承载力与直接粘贴CFRP布比有显著提高。2)剔槽植筋复合加固方案中的CFRP布上的应变值比简单粘贴CFRP布后应变值增大更多,新旧混凝土间协同工作性强,可以很好地发挥CFRP布高强作用。3)采用复合工艺加固的梁,如适当提高碳纤维布的用量,可以进一步改善钢筋的受力状态,有效地提高梁的开裂荷载和极限荷载。     

CFRP加筋混凝土梁的力学性能试验与分析

采用两种CFRP筋(表面形式分别为螺旋缠绕纤维束和粘砂两种),分别制作两组各3根2.1m长的简支CFRP加筋混凝土梁并进行三分点静力加载直到破坏的试验和分析。试验研究CFRP加筋混凝土梁在各级荷载作用下的开裂形式、破坏形式、极限承载力及荷载-变形特性。提出CFRP加筋混凝土梁的变形、极限承载力的计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁的性能试验

为研究碳维纤复合材料(CFRP)加固初始损伤钢筋混凝土梁的性能,进行了17片试验梁的加载试验。结果表明:腐蚀损伤、预加载损伤对CFRP加固试验梁的性能影响不大;同时黏贴纵、横向CFRP加固对试验梁的极限承载力提高效果显著;CFRP的加固作用主要体现在梁开裂以后的工作阶段;有腐蚀和预加载损伤的CFRP加固试验梁的荷载-挠度曲线接近双直线的折线形状;梁的承载试验结果略高于按照中国《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》(CECS 146:2003)中抗剪承载力公式计算的结果;出于安全考虑,CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗剪承载力公式可参照该规程,并引入合适的折减系数。     

CFRP片材加固超载损伤钢筋混凝土梁抗弯性能

为研究CFRP片材加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能,对5根钢筋混凝土梁进行了抗弯试验。研究了超载损伤加固梁的破坏形态,分析了加固梁的承载能力和刚度,比较了不同方法加固梁的加固效果。试验结果表明:相比未加固梁,嵌入CFRP板条直接加固梁、嵌入CFRP板条加固损伤梁、外贴CFRP板加固损伤梁、嵌贴CFRP板布联合加固损伤梁的屈服荷载分别提高了26%,11%,11%,37%,极限荷载分别提高了40%,22%,13%,64%。嵌入CFRP板条加固损伤梁比嵌入CFRP板条直接加固梁承载力降低13%。超载损伤会降低梁的承载力和刚度。三种加固方法均能提高加固梁后期刚度。嵌贴CFRP板布联合加固的效果优于单独CFRP板条嵌入或外贴加固方法,其承载力和刚度显著提高。     

CFRP及TRM加固受火后预应力空心板受力性能试验研究

将受IS0-834标准火灾1 h后的预制混凝土空心楼板分别采用粘贴1层和2层CFRP和喷涂2层TRM不同方法进行加固,通过对加固后的空心楼板进行静力加载试验,考察不同方法加固后板的开裂荷载、破坏荷载、破坏形态、裂缝开展和变形发展,以及通过比较各试件截面内不同材料应力变化情况,研究这两种方法对受火灾后的预制混凝土空心楼板的加固效果。结果表明,采用CFRP和TRM加固对受火后空心楼板的极限承载力和刚度均有较大幅度提升。相比之下,CFRP加固方法对承载力提高更为明显,而TRM加固方法对提高构件刚度和变形能力更明显。     

CFRP板嵌入式加固钢筋混凝土梁试验研究

对CFRP板嵌入式加固钢筋混凝土梁进行静力受弯试验研究,分析板条宽度,配筋率,嵌贴长度对开裂荷载,屈服荷载,极限荷载,曲率延性以及构件刚度的影响。试验结果表明:在保证足够CFRP板嵌贴长度条件下,随着加固量的增加,梁的抗弯承载力和刚度明显提高;加固梁与对比梁相比,曲率延性降低。     

聚酯纤维FRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能

对2种不同厚度聚酯纤维增强塑料(PFRP)进行了轴向拉伸材性试验,并以PFRP层数为试验参数,通过试验研究了四点弯曲静力加载下PFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能。根据PFRP加固钢筋混凝土梁的常见破坏模式,推导出了相应的极限承载力计算公式,并将试验值与理论值进行了对比。结果表明:聚酯纤维的材料性能较为稳定;聚酯纤维FRP加固能够明显提高钢筋混凝土梁的承载力,并且承载力试验值与理论值吻合良好,能够为聚酯纤维FRP加固钢筋混凝土梁的设计和工程应用提供依据。     

CFRP加固受损再生混凝土板的抗弯性能试验研究

为了探究CFRP加固受损再生混凝土板的抗弯性能,制作了4块再生混凝土板(再生粗骨料取代率为50%),考虑预损伤等级及加载循环次数对试件加固性能的影响。通过试验与数值模拟研究,分析了试件的破坏模式、荷载-位移曲线及承载能力,并对规范中的承载力计算公式进行了修正。结果表明：CFRP加固再生混凝土板的破坏模式为CFRP脱落;当预损伤等级<0.4P_m(极限承载力)时,加固后的试件承载力变化不大;当预损伤等级≥0.4P_m时,加固后的试件承载力随预损伤等级的提升而降低;当预损伤等级<0.9P_m时,加载循环次数对试件的承载力影响很小;当预损伤等级≥0.9P_m时,试件承载力随加载循环次数的增大而显著降低;试件承载力随着CFRP加固层数的增加而增大;修正后的承载力计算公式具有较高的计算精度。     

盐环境下BFRP板加固钢筋混凝土梁受力性能试验研究

为研究盐环境下BFRP板加固钢筋混凝土梁的受力性能,对10根BFRP板加固钢筋混凝土梁分别开展了盐环境下的老化试验和单调静力加载试验,考察了盐溶液浓度、浸泡时间等参数对其受力性能的影响。试验结果表明:在浓度为3.5%、7.0%和10.0%的盐溶液中分别浸泡60 d、120 d和180 d后,BFRP板加固钢筋混凝土梁的极限承载力并未明显下降,但试件的极限变形能力随着盐溶液浓度和浸泡时间的增加呈降低趋势;在最终破坏阶段,BFRP板通常与钢筋混凝土梁剥离,随浸泡时间的增加,剥离破坏面逐渐由梁底混凝土向BFRP板和混凝土梁的界面处转移。     

CFRP布加固损伤混凝土空心板抗弯试验研究

汶川地震中,预应力钢筋混凝土板破坏较多,震后对部分受损板需采用粘贴CFRP布方式进行加固。为研究加固可靠性,对包括18块CFRP布加固的受损板和1块未受损板共19个试件进行加载试验研究,探讨不同粘贴方式、粘贴量及板不同损伤程度下,板的抗弯承载性能及破坏模式。结果表明:1CFRP布采用单层四幅的粘贴方式加固构件时,抗弯极限承载力增长最为显著;2对于加固轻微破坏的预应力混凝土空心板,采用幅宽为100mm单层双幅的CFRP布粘贴;对于加固中度破坏的预应力混凝土空心板,采用幅宽为75mm单层三幅的CFRP布粘贴;3对于加固严重破坏的预应力混凝土空心板,采用幅宽为75mm单层四幅的CFRP布方式粘贴。     

CFRP板与钢梁粘结剥离破坏的试验研究

粘结层是碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固钢梁的最薄弱环节。通过对4根加固梁的静载试验及6根加固梁的疲劳试验研究了CFRP板加固钢梁的剥离破坏。在CFRP板底端部贴的应变片记录了试验过程中的应变变化,并结合理论分析,探讨了各项因素对板端应变的影响及CFRP板的剥离破坏过程。静载试验中记录的随外荷载变化的应变曲线以及疲劳试验中记录的随疲劳加载次数变化的应变曲线都能分为4个阶段。阶段Ⅰ为板端溢胶对板端作用的拉力的衰退阶段,板端溢胶逐渐失去作用;阶段Ⅱ为正应力衰退阶段,正应变开始减小,而剪应力继续增加,使得压应变的增加更快;阶段Ⅲ为剪应力衰退阶段,在达到压应变峰值后,剪应力和应变减小,直到应变为0;阶段Ⅳ为剥离破坏阶段。根据这一规律,利用板端的应变片可以很好地监控加固梁粘结层的性能变化及裂缝的萌生。     

内嵌FRP板钢筋混凝土梁试验研究

为研究内嵌FRP板钢筋混凝土加固梁的力学性能,文章通过对3根加固梁和1根对比梁的静力加载试验,对内嵌FRP板加固混凝土梁的破坏形态、抗弯承载力、裂缝开展情况及刚度变化等进行了分析。试验结果表明:采用碳纤维板加固钢筋混凝土梁可以有效的提高其抗弯性能;加固梁裂缝间距较小,最大裂缝宽度小,而数量较多,有效控制裂缝的扩展;在碳纤维板用量相同的前提下,材料分开加固更有利于提高梁的整体刚度。     

预应力碳纤维板加固混凝土受弯构件应用设计

在自主研发的一套预应力碳纤维板平板锚具的基础上,基于受弯截面的极限状态分析,提出了预应力CFRP板加固混凝土梁两种破坏模式下正截面受弯承载力的计算方法及相应计算公式,并和文献已有的6根预应力CFRP板加固梁的试验数据进行对比.结果表明:6根底板贴预应力CFRP板加固混凝土梁其正截面抗弯承载力计算值与试验值的误差不超过5％,混凝土压碎破坏时平均误差2％,碳纤维板拉断破坏时平均误差±4％,计算值与试验结果吻合较好,证明了本文所建议的正截面受弯承载力的计算方法具有良好的适用性.     

预应力碳纤维薄板加固RC梁的破坏性状及承载力研究

碳纤维增强塑料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP),作为一种纤维增强复合材料,具有强度高、质量轻、耐腐蚀等特点。该试验通过对4组12根无加固梁、CFRP加固梁、预应力CFRP加固梁的三点弯、四点弯试验,研究CFRP加固RC梁的开裂性状、极限承载力及破坏规律,并探究三点弯试验与四点弯试验对CFRP加固梁试验结果的影响。试验结果表明:1)CFRP薄板加固可以明显抑制裂缝的发展,增大开裂荷载;预应力CFRP薄板加固可以进一步抑制裂缝而出现众多微小裂缝,提高极限承载力;2)加固梁通常在纵向钢筋屈服之后,跨中CFRP薄板被拉断而发生破坏。     

植筋搭接混凝土梁静力及疲劳受弯试验研究

为研究植筋锚固在混凝土构件受拉区的受力性能,进行了5根采用植筋技术进行受拉主筋搭接的钢筋混凝土梁受弯试验。其中3根试验梁先静力加载至60%设计荷载,卸载后再加载至破坏,2根试验梁承受2×106次疲劳荷载后再静力加载至破坏。静力试验结果表明,植筋搭接梁在加载再卸载后有较大的残余变形,反映了植筋胶及粘结界面的弹塑性特性。不同搭接长度的植筋搭接梁其抗弯刚度差异不大,但其开裂荷载和极限承载力却有较大差异。将植筋搭接梁的试验结果与块体试件植筋锚固单向拉拔试验的结果比较表明,在相同植筋条件下,梁式试件破坏时钢筋的应力远小于块体试件单向拉拔试件破坏时钢筋的应力。在梁底部纵筋搭接区范围有较多的交叉斜裂缝。这些现象表明基材的应力状态及植筋的混凝土保护层厚度对粘结锚固性能有很大影响。疲劳试验结果表明,在疲劳加载的早期裂缝就基本出齐,从5×105次至2×106次加载过程中裂缝发展不大,也没有新的裂缝产生。在本文的试验条件下,疲劳加载对梁的抗