预应力碳纤维加固混凝土梁板的可行性研讨

讨论了传统的CFRP加固混凝土梁板的技术缺陷与不足,探讨了预应力CFRP混凝土梁板加固方法的优点,分析了各种预应力碳纤维加固施工工艺及预应力碳纤维加固梁板结构的合理性。     

波形齿体系张拉并锚固CFRP片材的预应力损失

根据波形齿横向张拉并锚固碳纤维（以下简称CFRP）片材体系的加固施工3-艺,对CFRP片材及被加固构件的材料特性造成的损失（松弛）,温度变化引起的损失以及波形齿配套螺杆与被加固构件间的作用引起的损失进行了理论分析。并通过两类试验共8根构件（钢梁台座的4根构件及混凝土T梁加固试验的4根构件）中张拉后的CFRP片材的预应力（变）损失进行试验研究,提出了波形齿横向张拉并锚固CFRP片材体系中的CFRP片材设计时预应力总损失的建议值。     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁试验研究

通过研制的一套张拉锚固设备对碳纤维板施加预应力后加固试验梁对其进行抗弯静载试验.试验表明未施加预应力CFRP板梁开裂荷载没有影响,而预应力CFRP板加固梁的开裂荷载有明显提高,可以延缓梁的开裂;所有加固梁的屈服荷载、极限荷载都有所提高,同时增加了构件的刚度;试验时粘贴CFRP板加固梁超过了CFRP板极限抗拉强度的25%,而预应力CFRP板加固梁接近粘贴CFRP板的二倍,充分发挥了材料的强度;试验所用的锚具在梁加载过程中没有出现滑移,锚固效果良好.     

预应力CFRP板加固混凝土梁的抗裂性能

预应力碳纤维（CFRP）板加固混凝土梁可以有效地提高梁的抗裂度并减小梁的裂缝宽度,但我国现行规范以及ACI 440.4R-02规范中都没有相关的预应力CFRP板加固混凝土梁的设计条款。通过理论分析,得出了预应力CFRP板加固混凝土梁的抗裂度计算公式;考虑了CFRP板与普通预应力钢筋形状、粘结面等的差异,对我国《混凝土结构设计规范》中有关受弯构件最大裂缝宽度的计算公式进行了修正。基于提出的公式,对预应力CFRP板加固混凝土梁的单调静载试验结果进行计算对比,结果显示吻合良好。     

预应力CFRP板加固混凝土梁的抗弯性能试验

利用自行研制的碳纤维板（CFRP板）及其配套锚具,进行了预应力CFRP板加固混凝土梁的抗弯性能试验,对加固后梁的破坏形态、承载力、挠度等方面进行了对比分析。结果表明,预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁能有效地改善梁的受力性能。     

预应力CFRP布三种粘贴方式对RC梁受弯性能的影响

为研究不同加固方式对梁受弯性能的效果,以节约加固成本,采用单元"生死"技术对预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁进行了有限元模拟,并与试验结果做了比较,结果表明计算值和试验值吻合较好.在此基础上,分别设计了三种不同粘贴方式的预应力碳纤维布钢筋混凝土梁.第一种粘贴方式是预应力碳纤维布梁底全部粘贴;第二种粘贴方式是预应力碳纤维布梁底跨中粘贴;第三种粘贴方式是预应力碳纤维布梁底跨中部分粘贴.对三种不同粘贴方式下的预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁进行模拟计算,对比分析三种不同预应力CFRP布粘贴方式对钢筋混凝土梁受弯性能的影响.研究结果表明:同等条件下,采用第二种加固方案效果最佳.     

预应力CFRP加固预裂受弯构件有限元模拟分析

预应力碳纤维板加固技术既能发挥出碳纤维材料强度高、自重轻、易于施工耐腐蚀等优势,又能克服传统的外部粘贴碳纤维加固中存在的碳纤维板应变滞后的缺点.运用ANSYS有限元分析软件对CFRP加固的预裂钢筋混凝土梁进行模拟分析,对比数值分析和试验结果.结果显示,ANSYS可以较好地模拟预应力碳纤维板加固混凝土受弯构件的全过程,建模方法切实可行,结果可靠.     

体外CFRP筋加固混凝土梁抗弯性能试验

目的 研究体外CFRP筋加固钢筋混凝土简支梁的抗弯性能,探讨体外预应力CFRP筋加固混凝土梁抗弯承载力的计算方法.方法 通过对13根体外CFRP筋加固试验梁的静载试验,分析加固梁的破坏形态、裂缝开展、挠度、混凝土应变、体内受拉钢筋和体外CFRP筋应变的变化情况,对比分析各种因素对加固梁极限荷载的影响.结果 加载过程中,跨中截面混凝土的平均应变沿梁高基本呈直线分布;当体外CFRP筋弯折角度大于10°时,对梁体抗弯性能不利;随着混凝土强度的提高,加固梁抗弯承载力的提高不明显.对于体内受拉钢筋配筋率较大的梁,采用体外预应力CFRP筋加固效果并不明显.结论 体外CFRP筋加固钢筋混凝土梁梁体的平均应变仍符合平截面假定,在实际加固工程中应该考虑带载水平的影响,对于忽略二次效应后的体外预应力CFRP筋加固体系,抗弯承载能力可进行简化计算,简化计算结果与实测结果吻合较好.     

预应力CFRP加固混凝土梁抗弯承载力分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有高强、质轻、工艺优和耐腐蚀等优点,在混凝土结构加固领域的应用日趋广泛。本文对预应力碳纤维布加固混凝土梁的受弯承载力进行了初步分析,提出了碳纤维布预应力加固后构件抗弯承载力的计算公式。分析与试验结果表明,与非预应力结构相比,预应力CFRP加固混凝土结构可有效利用碳纤维材料高强度的特性,构件的抗弯承载力和刚度得到进一步提高。     

CFRP板加固PPC梁抗剪性能试验研究

通过4片部分预应力混凝土（PPC）梁试件采用CFRP板抗剪加固的试验,研究不同预应力水平对CFRP板加固PPC梁抗剪性能的影响。结果表明：采用CFRP板对PPC梁进行抗剪加固,能有效抑制斜裂缝的发展,提高加固梁的斜截面抗剪承载力,并在试验研究的基础上进行了非线性有限元分析,与试验结果吻合良好。     

预应力CFRP布加固混凝土梁的端部剥离应力分析

采用预应力碳纤维增强塑料(CFRP)对混凝土结构进行补强加固的方法是工程界近年来的研究热点之一.作者在弹性理论的基础上,推导了预应力CFRP布加固梁在均布荷载作用下端部剥离应力的计算公式.     

预应力CFRP布加固混凝土梁的端部剥离应力分析

采用预应力碳纤维增强塑料(CFRP)对混凝土结构进行补强加固的方法是工程界近年来的研究热点之一．作者在弹性理论的基础上,推导了预应力CFRP布加固梁在均布荷载作用下端部剥离应力的计算公式．     

预应力CFRP加固混凝土梁抗弯承载力分析

碳纤维增强复合材料（CFRP）具有高强、质轻、工艺优和耐腐蚀等优点，在混凝土结构加固领域的应用日趋广泛。本文对预应力碳纤维布加固混凝土梁的受弯承载力进行了初步分析，提出了碳纤维布预应力加固后构件抗弯承载力的计算公式。分析与试验结果表明，与非预应力结构相比，预应力CFRP加固混凝土结构可有效利用碳纤维材料高强度的特性，构件的抗弯承载力和刚度得到进一步提高。     

CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法

为完善CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法,一方面基于粘结-滑移理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝间距和宽度公式进行推导,提出了适用于计算CFRP布加固钢筋混凝土梁和有粘结预应力混凝土梁裂缝宽度的理论分析方法;另一方面又按照传统钢筋混凝土结构裂缝分析思路,在平均裂缝宽度lm计算公式中引入CFRP布和有粘结预应力筋影响项,在裂缝宽度wm计算公式和钢筋应力不均匀系数ψ的计算公式中引入考虑CFRP布和有粘结预应力筋作用的影响系数δf,并给出相应半理论半经验公式.两种分析方法的计算结果与试验结果吻合较好.     

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。     

表层嵌贴预应力CFRP板条加固钢筋混凝土梁的应力传递行为

表层嵌贴预应力FRP板条加固钢筋混凝土结构技术可充分发挥FRP材料强度,且不需设置永久锚具,具有较大的潜力。以试验得到的嵌贴FRP混凝土粘结滑移关系为基础,建立了嵌贴预应力CFRP板条与混凝土的粘结应力微分方程,并根据边界条件推导了方程的解析解,得到了嵌贴预应力CFRP板条放张后界面粘结应力、CFRP拉伸应力的分析模型。与试验结果的比较表明,该模型得出的界面粘结应力及CFRP拉伸应力与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑放张后CFRP混凝土界面不出现剥离的条件,分析了粘结界面能抵抗的最大容许预应力。     

预应力 CFRP 布加固负载混凝土梁抗裂性能分析

为开展预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固混凝土受弯构件时对正截面裂缝影响的研究,设计制作了配筋率不同的2组共计8根试验梁。在承受40％极限荷载的基础上利用预应力CFRP 布对试验梁正截面进行加固,并完成其静载试验,获得混凝土受弯构件在前期加载和加固后的二次受力过程中弯曲段裂缝分布、裂缝宽度和高度的试验数据。在试验数据的基础上,通过理论分析,提出了与《混凝土结构设计规范》相协调的预应力 CFRP 布加固负载混凝土梁弯曲段裂缝平均间距和最大裂缝宽度的计算公式。研究结果表明：二次受力过程中,预应力 CFRP 布能有效抑制裂缝的开展,且随着预拉应力的增加,裂缝平均间距和裂缝宽度均减小。     

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。     

CFRP加固钢梁的有限元分析

工程结构中的受弯钢梁由于腐蚀或疲劳损伤需要进行加固和修复.与传统的钢结构加固方法相比,粘贴CFRP加固钢结构具有很大的优势和应用前景,如不会导致严重的应力集中、不会产生残余应力、施工方便、维护费用低等.但是目前仅对CFRP加固钢梁和组合梁进行了部分试验研究,缺乏相关的有限元分析.对CFRP加固钢梁和组合梁有限元分析的几个关键问题进行了论述,并采用笔者提出的“三维实体-弹簧-壳元”有限元模型对钢梁和组合梁粘贴CFRP加固前、后的性能进行了分析.分析结果表明,损伤钢梁和组合梁粘贴CFRP布和CFRP板加固后其性能恢复非常显著,而且粘贴CFRP板的加固效果更加明显.     

预应力CFRP板加固混凝土梁挠度计算方法

在完成6根预应力碳纤维板加固混凝土梁抗弯试验基础上,对我国现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中适用于预应力混凝土梁短期刚度的计算公式进行了修正并提出了适合于预应力CFRP板加固混凝土梁挠度计算的建议公式,应用建议公式对本文的试验梁以及国内外8根试验梁进行了对比计算。结果表明,计算值与试验值吻合较好。