碳纤维板轴向受力的不均匀性试验研究

预应力碳纤维板加固技术是一种发展潜力很好的方法,也是当前工程加固技术和试验研究的热点。现在常用的碳纤维板加固技术是在桥梁上部结构粘贴碳纤维布,这种方法为被动张拉法,往往在结构破坏时,碳纤维布也只是张拉了很少一部分,对材料造成了一定的浪费。通过预先给构件施加一定的预应力不但能够减小构件本身的裂缝宽度,而且可以承担构件本身的一定的恒载,也可以充分发挥出碳纤维板的极限张拉力,波形锚的发明很好的解决了锚具锚固力不足的问题,但碳纤维板的不均匀性仍是我们需要解决的问题。     

微曲张拉碳纤维板加固钢筋混凝土梁工艺研究

针对预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的力学效能要求,提出了微曲张拉碳纤维板的新工艺,其关键技术是在加固构件和碳纤维板之间设置微矢高曲线型混凝土垫板作为结合体,以改善碳纤维板与加固构件之间的接触状态,提高预应力效率,增强构件的整体耐久性能。介绍了微曲混凝土垫板的设计方案、碳纤维板张拉锚固装置的构造以及微曲张拉碳纤维板加固钢筋混凝土梁的工艺实施方法。按照所述的新工艺进行钢筋混凝土梁加固,可有效地发挥碳纤维板的材料强度,使预应力沿加固构件底部均匀分布,并对碳纤维板实施长期的保护。     

预应力CFRP软粘结加固技术及其施工工艺

通过普通粘贴碳纤维布(CFRP)在加固混凝土结构中的缺陷与不足,提出通过施加预应力和采用软粘结技术来克服CFRP现有加固技术的缺陷,使CFRP的强度得到充分利用,改善构件的结构性能,提高结构加固的效率.在此基础上,开发了一种新型便捷的预应力FP锚固和张拉技术.试验表明,这一技术能方便、可靠地将各类FRP布张拉至理想的应力状态,并提出了完整的预应力CFRP软粘结加固混凝土构件的施工工艺.     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的受弯性能

为研究预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的受弯性能,进行3根碳纤维板加固钢筋混凝土梁和1根对比梁的试验研究。研究预应力以及梁底锚固方式对混凝土梁的受弯承载力、刚度、裂缝发展情况、碳纤维板利用率的影响。试验结果表明:预应力碳纤维板加固可明显提高试件的受弯承载力,提高碳纤维板的利用率,减小裂缝宽度,其延性有所下降,在加固构件设计时需特别关注;两种锚固方式均满足正常使用要求,综合考虑无需开槽的MJ-2锚具适用性更强。     

预应力碳纤维板加固矩形梁的试验研究

以往使用不施加预应力的碳纤维材料加固构件不能最大限度发挥材料性能,预应力碳纤维板加固技术可有效解决上述缺陷。本文在此基础上优化了锚固设备,并对6根采用外部粘贴预应力碳纤维板加固的构件进行了抗弯试验,分析了3套锚具的性能,研究了预应力碳纤维板加固对试件特征荷载、裂缝发展、碳板与钢筋协同性等的影响。试验结果表明:预应力碳纤维板加固可显著提高受弯构件开裂及屈服荷载,减小构件使用阶段内的变形,充分发挥碳纤维材料性能。     

预应力CFRP布及预紧螺栓加固RC梁试验研究

为提高碳纤维布加固RC结构的效果及其可靠性,提出了预应力碳纤维布与预紧螺栓联合加固技术。结合在役RC梁的损伤特点及目前的RC梁加固方法,分别采用不同的碳纤维布加固技术对完整梁和破坏梁的抗弯性能进行了对比试验研究。针对目前碳纤维布张拉设备的缺陷,研发了便于现场应用的新型碳纤维布布张拉设备,分析了预应力大小对加固效果的影响。结果表明,预应力碳纤维布及预紧螺栓联合加固技术是一种更可靠的桥梁加固方法,不仅能够提高RC梁正截面的抗弯承载能力及正常使用阶段的截面刚度,而且螺栓预紧锚固碳纤维布能够很好地抑制其在混凝土表面的剥离,提高碳纤维布与混凝土表面之间粘结强度,对碳纤维布施加预应力能够充分发挥其高强性能,有效抑制混凝土裂缝开裂和开展。     

预应力碳纤维板加固二次受力受弯构件的试验研究

以往的预应力碳纤维板加固受弯试验大多建立在结构“一次受力”的基础上,本文从加固工程中结构大多为“二次受力”的实际情况出发,试验研究预应力碳纤维板加固“二次受力”钢筋混凝土受弯结构。作者利用柳州欧维姆机械股份有限公司开发的预应力碳纤维板专用锚具的基础上,完成了2根预应力碳纤维板加固的试验梁、1根非预应力碳纤维板加固的试验梁受弯构件的模型试验。研究了预应力碳纤维板加固的试验梁的受力性能。研究了预应力碳纤维加固对试件承载力、使用阶段变形、碳纤维应用效率及延性的影响。试验结果表明：预应力碳纤维板加固可显著提高受弯构件开裂及屈服荷载,减小构件使用阶段内的变形,充分利用碳纤维材料性能,对延性下降趋势加强设计。     

碳纤维布加固钢筋ECC/混凝土复合梁受弯性能试验研究

通过对碳纤维布加固钢筋ECC-混凝土复合梁、钢筋ECC梁和钢筋混凝土梁进行静力受弯试验,研究碳纤维布锚固长度、环箍锚固数量对不同ECC高度替代率的ECC-混凝土复合梁承载能力、破坏形态、裂缝、挠度的影响。研究表明,ECC-混凝土复合梁、ECC梁的承载能力高于钢筋混凝土梁;随着碳纤维布锚固长度和环箍数量增加,复合梁表面裂缝数量增加的同时裂缝间距减小;经加固后构件的开裂荷载、屈服荷载及极限荷载较未加固试件明显提高,且粘结碳纤维布加固对于控制构件的变形和裂缝有明显的效果。     

夹片式碳纤维板锚具的有限元分析与试验

借鉴预应力钢绞线锚固体系提出了一套用于加固混凝土结构的夹片式碳纤维板锚具,对该型夹片式锚具的锚固过程和锚固机理进行分析,同时利用ANSYS软件进行有限元分析。分析结果显示,该型夹片式锚具能较好地满足锚固碳纤维板的受力要求,通过该型夹片式碳纤维板锚具组装件进行静载拉力试验,试验结果表明该型锚具具有较好的锚固夹持性能。     

内嵌预应力碳纤维筋加固混凝土梁受力性能试验研究

通过对内嵌预应力碳纤维加固混凝土梁的静力加载试验,对其受力过程、破坏形态、承载力、延性和变形情况进行了分析。试验结果表明：内嵌预应力碳纤维筋加固混凝土梁能大幅度提高被加固梁的开裂荷载和极限荷载,延迟裂缝开展,改善梁的正常使用状态;有效减小加固构件的变形,延缓筋材屈服,充分利用碳纤维筋的高强性能;且随着加固量及初始预应力水平的提高,被加固试件的延性有所降低。内嵌预应力碳纤维筋加固法能有效解决现有加固方法在材料利用不充分,粘结剥离破坏等方面的缺点,是一种行之有效的加固方法。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁力学性能试验

基于预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁能够提高其承载能力的理论,进行了6根外贴预应力碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁的力学性能试验。研究了在不同预应力和不同端部锚固方式下加固后的钢筋混凝土梁的预应力损失、开裂荷载、跨中挠度、极限荷载及抗弯抗剪性能。结果表明:碳纤维布预应力在一定范围内能够决定钢筋混凝土梁的加固效果,同时在梁端部采取锚固方式能有效阻止预应力碳纤维布在放张过程中的预应力损失;预应力碳纤维布加固后梁的开裂荷载随着预应力的增大而增大,最大增大幅度达到81.8%;极限荷载在一定范围内随预应力的增大先增大后减小,极限荷载最大增大幅度为41.07%。     

预应力碳纤维布界面粘结应力及最大张拉预应力分析

预应力碳纤维布加固混凝土梁技术中,碳纤维布放张后混凝土与碳纤维布之间的界面受力分析非常重要,同时能够对碳纤维布施加的最大初始预应力也是研究中关注的问题。基于碳纤维布与混凝土之间的双线性剪切-滑移模型,得出碳纤维布放张后碳纤维布与混凝土间不同初始预应力下界面剪应力的变化规律和计算方法,在此基础上提出能够对碳纤维布施加的最大初始预应力。     

预应力CFRP加固高强混凝土梁试验

通过四点弯曲试验进行了预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢筋混凝土梁与无筋混凝土梁受力过程、破坏形态、延性以及梁底CFRP应变的对比性研究,并对0,0.15f_cfk,0.30f_cfk（f_cfk为抗拉强度标准值）3种预应力等级下的加固梁受弯性能进行了研究。结果表明:试验梁破坏形态均为接近中部弯剪裂缝引起的界面破坏;当CFRP预应力由0提高至0.15f_cfk,0.30f_cfk时,混凝土加固梁与钢筋混凝土加固梁提升基本一致,无筋混凝土梁极限荷载分别提高了8%和28%,钢筋混凝土梁极限荷载分别提高了10%和25%;随着CFRP预应力等级提高,加固梁底部的剥离破坏逐渐由树脂胶层的破坏转变成胶层与混凝土界面的破坏,预应力CFRP加固钢筋混凝土梁比无筋混凝土梁裂缝数量明显增多,裂缝开展速度缓慢,裂缝均分布于加固梁两侧,无筋混凝土加固梁裂缝主要分布于一侧,且钢筋混凝土加固梁延性有明显提高;与CFRP预应力由0提升至0.15f_cfk相比,CFRP预应力等级由0.15f_cfk提升至0.30f_cfk时梁底CFRP跨中应变提升幅度较大,CFRP利用率有了明显提升。     

考虑应力损失的预应力碳纤维加固梁抗弯性能研究(Ⅰ)

根据施加预应力方法的不同,提出不同的张拉阶段预应力损失计算方法;放张过程的预应力损失由碳纤维回缩引起,假定纤维与混凝土间无滑移,提出与张拉力、梁截面特性、纤维加固量有关的放张后碳纤维应力变化量Δε0计算公式,反映实际Δε0的变化规律,可运用于实际工程中加固梁预应力损失的计算。消压阶段混凝土下边缘总应变为零,纤维的实际应变为超前于混凝土的应变,对不同的施加预应力方法,以消压状态为平截面假定的起始计算阶段,进行预应力碳纤维布加固混凝土梁屈服、破坏、界限破坏的受力分析,概念清楚,计算方便。通过3个文献资料的计算表明,公式与试验结果吻合较好,为预应力碳纤维加固梁的计算奠定了理论基础。     

考虑应力损失的预应力碳纤维加固梁抗弯性能研究(Ⅱ)

根据施加预应力方法的不同,提出不同的张拉阶段预应力损失计算方法;放张过程的预应力损失由碳纤维回缩引起,假定纤维与混凝土间无滑移,提出与张拉力、梁截面特性、纤维加固量有关的放张后碳纤维应力变化量Δε0计算公式,反映实际Δε0的变化规律,可运用于实际工程中加固梁预应力损失的计算。消压阶段混凝土下边缘总应变为零,纤维的实际应变为超前于混凝土的应变,对不同的施加预应力方法,以消压状态为平截面假定的起始计算阶段,进行预应力碳纤维布加固混凝土梁屈服、破坏、界限破坏的受力分析,概念清楚,计算方便。通过3个文献资料的计算表明,公式与试验结果吻合较好,为预应力碳纤维加固梁的计算奠定了理论基础。     

预应力碳纤维布加固一次二次受力梁抗弯试验研究

就CFRP布加固RC梁的未加预应力、施加顸应力以及施加预应力后梁的未有初始应力(一次受力)、有初始应力(二次受力)等不同工况共八根梁进行了对比试验,同时进行了锚固端不同锚固方式共五种工况的加固效果的对比试验。试验结果分析表明：CFRP布预应力施加方法简便且易在加固施工实践中应用;CFRP布施加预应力在加固效果上明显优于不加预应力的加固方法;施加预应力加固时必须在端头锚固且锚固效果良好。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁试验研究

近年来,预应力碳纤维布加固混凝土梁技术以其碳纤维布强度利用程度高、能改变被加固梁正常使用阶段性能的显著优点成为粘贴类加固研究的一个热点。通过3根预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究,对比分析了预应力碳纤维布、非预应力碳纤维布加固梁和未加固混凝土梁的性能区别,试验结果进一步验证了预应力碳纤维布加固技术的显著优点。试验研究可为后续同类研究提供参考。     

预应力CFRP布加固混凝土桥梁技术

由于各种原因,目前我国有很多混凝土桥梁需要维修或加固。近年来,采用粘贴CFRP布加固混凝土结构的技术得到广泛应用。为充分利用CFRP布的高强特点。对CFRP布施加预应力后,再粘贴于粱底进行加固,可以取得更好的加固效果。本文介绍预应力CFRP布在混凝土桥梁加固中的应用技术及其施工阶段的计算方法。     

混锚预应力U形碳纤维条带抗剪加固混凝土梁试验研究

研发钢筋混凝土梁抗剪加固用U形纤维增强复材（FRP）条带的预应力系统,提出一种预应力U形条带端锚与黏贴并用（简称混锚）的抗剪加固方法。完成了1根未加固、7根采用U形碳纤维（CFRP）条带进行抗剪加固的矩形截面梁剪切试验,加固梁中1根为纯黏贴、6根为混锚预应力。结果表明：混锚预应力加固在抑制主斜裂缝开展、延缓箍筋屈服和提高箍筋塑性利用率等方面的表现均优于纯黏贴加固,能够防止FRP端部剥离并实现拉断破坏,大幅度提高纤维强度利用率,显著提高梁的抗剪承载力,最大提升率达92%。预应力和配纤率的大小对抗剪加固效果有较明显影响,其他条件相同时,预应力越大或配纤率越高,加固梁综合性能越好。建议了混锚预应力U形CFRP有效应变的计算公式,用于预测剪切破坏时CFRP的贡献和加固梁的承载能力,与试验结果符合良好,可供工程应用参考。     

Enhancement of flexural behaviour of CFRP-strengthened reinforced concrete beams using engineered cementitious composites transition layer

This paper aimed to develop and evaluate an efficient strengthening method for reinforced concrete beams, based on engineered cementitious composites (ECC) to be applied as a transition layer prior to the application of the carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) strengthening sheet. The role of the proposed transition layer is to control the cracking of concrete and detain or even avoid premature de-bonding of the strengthening CFRP sheets. As the ability of the transition layer to exhibit a strain hardening behaviour is mainly dependent on the used fibre volumetric ratio, three ECC mixes with three different polypropylene fibre volumetric ratios were used (fibre volumetric ratio of 0.5%, 1% and 1.5%). The experimental results showed that while the used CFRP strengthening sheet can increase the ultimate load by about 28.8% compared with the control un-strengthened beam, this increase can reach about 48.5% by applying the same CFRP sheet to the proposed ECC transition layer that contains a fibre volumetric ratio of 1.5%. Moreover, this layer integrated with the mention ratio of the fibre content enabled the CFRP sheet to be in a complete contact with the strengthened beam without any de-bonding up the rupture of the CFRP sheet at failure.