CFRP条带加固损伤混凝土柱受压性能试验研究

通过对12根采用两种加固率(CFRP加固率30%和50%)加固不同损伤程度的混凝土圆柱进行轴心受压试验,研究持载状态下CFRP布条带约束损伤混凝土柱受压性能,分析损伤程度、初始应力和加固量对混凝土柱的受力性能影响及试件破坏特征。试验及分析结果表明:相同损伤程度的试件,其抗压承载力和延性随CFRP布加固量的增加而增大;CFRP布加固量相同的试件,其极限承载力随着混凝土柱损伤程度的增大而降低,且当损伤程度高于0.6时(混凝土柱出现竖向微裂缝),极限承载力下降较快;CFRP加固率不低于50%时,才能有效地约束混凝土柱,提高其极限承载能力和延性。     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土偏心受压柱的试验研究

对碳纤维布(CFRP)横向约束的混凝土矩形偏心受压柱进行了静载性能的试验研究,测得了小偏心受压柱加固后的极限承载力及其箍筋和CFRP的荷载-应变曲线,并在小偏心范围内,对不同偏心率下的CFRP加固混凝土柱受压的特点作了分析。试验结果表明:外贴CFRP能有效地提高小偏心受压混凝土柱的抗压极限承载力,且其极限承载力的提高幅度随偏心距减小而增大。最后参考《混凝土结构设计规范》对外贴CFRP的小偏心受压柱的抗压极限承载力提出了实用的计算公式,计算值与试验结果基本吻合。     

CFRP-圆钢管自密实混凝土复合加固RC方形短柱轴压性能试验研究

提出CFRP-圆钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土柱的复合加固方法。通过1根钢筋混凝土方形截面短柱和9根复合加固钢筋混凝土方形截面短柱的轴压试验,研究了CFRP-钢管自密实混凝土复合加固混凝土方形截面短柱的轴压性能,分析了CFRP层数、钢管壁厚对复合加固短柱的承载力、刚度和延性的影响。试验结果表明:随着CFRP层数的增大,复合加固柱的承载力和弹塑性阶段刚度显著提高;随着钢管壁厚的增大,复合加固柱刚度和延性显著提高;在其他条件相同的情况下,复合加固柱承载力的提高率将随钢管壁厚的增大而减小;当承载力提高幅度相同时,使用CFRP复合加固可以降低钢管壁厚,有效减少用钢量。在试验研究的基础上,建立了复合加固钢筋混凝土方形截面短柱的承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。     

碳纤维增强材料加固锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

钢筋锈蚀以致局部箍筋锈断将会降低混凝土柱的抗震性能,采取碳纤维增强材料(CFRP)加固方法可对此类锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能进行修补。基于28根T形柱的试验研究,初步揭示了钢筋锈蚀率、轴压比、CFRP加固方式和加固层数对混凝土柱抗震性能影响规律。钢筋锈蚀会导致混凝土柱的耗能能力、刚度、承载力和延性不同程度的降低。当钢筋锈蚀率达到15%时,混凝土柱的延性系数下降约40%。经过CFRP加固后,锈蚀柱的滞回环变得较为饱满,耗能能力大大增强,其延性系数可提高约40%,耗能能力可提高约80%。     

粘贴碳纤维布(CFRP)钢筋混凝土偏压柱试验研究

通过 2 3根粘贴碳纤维布 (CFRP)钢筋混凝土偏压柱及其对比柱在单调荷载作用下的试验研究 ,比较分析了CFRP加固前后偏压柱的承载力、延性及破坏形态。试验结果表明 ,在偏压柱的受拉面纵向粘贴CFRP可以较大地提高偏压柱的承载力 ,但不能改善柱子的延性 ;横向粘贴CFRP能显著地改善偏压柱的延性 ,柱的承载力也有所提高 ;纵、横向混合粘贴CFRP的加固效果最好 ,柱的承载力和延性均有较大提高。此外 ,根据试验结果的分析 ,提出了纵向粘贴CFRP的偏压柱的正截面承载力计算方法 ,计算结果与试验结果吻合良好。     

外粘贴CFRP加固混凝土结构在海洋环境下的耐久性试验研究

外粘贴CFRP加固混凝土结构的耐久性取决于CFRP材料、CFRP-混凝土粘结界面的耐久性以及外界环境。本文主要针对海洋环境下CFRP材料、混凝土、CFRP-混凝土粘结界面以及加固后混凝土结构的耐久性进行了试验研究。代表性结构为条带包裹CFRP和全裹CFRP的两种混凝土柱。研究表明,海洋环境对材料、粘结界面和加固后柱的性能均有影响,使其相应的力学性能指标值降低。环境作用后,加固柱的承载力降低幅度较大,但并非材料、粘结界面等劣化程度的叠加。而且柱的延性和刚度降低幅度很小,破坏形式主要是CFRP被崩断。两种包裹方式均可大幅度提高混凝土柱的承载力和延性,但提高幅度与CFRP用量不成比例。条带包裹CFRP的柱比全裹CFRP的柱受环境影响的劣化程度大。     

CFRP加固钢筋混凝土短柱的试验研究

主要进行了素混凝土方形短柱、钢筋混凝土方形短柱CFRP加固后的力学性能试验研究。试验表明,外包CFRP可以大幅度提高素混凝土柱的轴心抗压承载力,但在不同程度上降低了延性。提高幅度会随着外包面积比例的增加而提高很显著,全包时甚至达到36%。而CFRP加固钢筋混凝土柱也能提高其轴向抗压承载力,但提高幅度远不如对素混凝土柱的提高幅度。     

外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱偏压性能

为研究采用外包薄壁钢管、内灌自流平微膨胀灌浆料约束加固受火后钢筋混凝土柱的偏压性能,进行了2根未受火混凝土柱、2根受火后混凝土柱和6根受火后再加固的混凝土柱的受压试验研究,分析了不同荷载偏心率对外包薄壁钢管加固受火后钢筋混凝土柱偏压承载性能的影响规律。考虑外包薄壁钢管的约束效应和高温对混凝土损伤影响,给出了外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱偏压承载力的简化计算方法。结果表明:荷载偏心率为0、0.87的混凝土柱受火90 min后,其极限荷载分别降低了30.3%、47.4%;外包薄壁钢管对受火后混凝土轴压柱的加固效果较好,对偏压柱的加固效果略有降低,受火后荷载偏心率为0、0.87混凝土柱经加固后极限荷载分别比对应的未受火混凝土柱提高2%、降低4.7%;外包薄壁钢管加固可显著提高混凝土柱的延性;当荷载偏心率不超过1.07时,加固后试件的极限荷载随荷载偏心率的增加近似呈线性降低;提出的外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱偏压承载力的简化计算方法,其计算结果与试验结果吻合良好。     

碳纤维复材布加固拉挤型玻璃纤维复材方管混凝土短柱试验研究

为研究碳纤维复材(CFRP)布加固对拉挤型玻璃纤维复材GFRP管混凝土短柱力学性能的影响,开展以CFRP布加固层数和混凝土强度等级为设计参数的试验,得到了试件的破坏模式、极限承载力、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。通过对CFRP加固层数、混凝土强度等级对拉挤型GFRP管混凝土短柱的极限承载力、延性以及刚度影响的分析,结果表明:CFRP布加固后拉挤型GFRP管混凝土短柱的承载力明显提升,当CFRP加固层数为3时的试件极限承载力平均提升116.93%,试件破坏模式也随着CFRP布的加固层数由脆性破坏向塑性破坏转变,试件破坏现象随CFRP布加固层数的增加由侧壁开裂破坏逐渐转向端部破坏,延性得到了一定的提高。保持拉挤型GFRP管壁厚t为5 mm,当拉挤型GFRP管的高宽比H/B为2.25,且宽厚比B/t为20时,管内混凝土强度等级为C30的试件整体变形能力最好,其极限承载力明显高于混凝土强度等级为C20和C40的试件的极限承载力。     

碳纤维布条状约束不同损伤程度的混凝土柱受压性能分析

本文基于已有碳纤维(CFRP)布条状约束损伤混凝土柱(即混凝土柱首先产生不同程度的损伤之后持载进行CFRP布条状加固)的轴压试验结果,研究不同损伤程度和CFRP布条带(3道和5道)横向缠绕约束(加固量)对受压柱及CFRP布受力性能的影响。分析结果表明:相同损伤程度下,加固柱的极限承载力和延性随着CFRP布条状加固量的增加而增大;加固量相同时,其极限承载力和延性随着损伤程度的增大而降低;3道CFRP布条带(净间距125mm)加固的试件,以裸露区域混凝土压碎而破坏;5道CFRP布条带(净间距50mm)加固的试件,以条状CFRP布拉断而破坏;当损伤程度较小时,CFRP布强度均可得到充分利用;当损伤程度达到0.4后,CFRP布条状加固效果均明显减弱。     

CFRP布加固局部腐蚀圆钢管混凝土轴压短柱受力性能

钢管混凝土目前已被广泛应用于各类建筑结构中,但是钢材存在易腐蚀的缺点,尤其是局部腐蚀。当钢管混凝土出现局部腐蚀时,其受力性能会有所退化,因此有必要对局部腐蚀后钢管混凝土的受力性能进行研究,并研究局部腐蚀后钢管混凝土的加固方法。为此,完成了7个圆钢管混凝土短柱的轴压试验,研究了机械开孔模拟局部腐蚀对圆钢管混凝土轴压短柱受力性能的影响,同时采用CFRP布加固机械开孔圆钢管混凝土短柱,研究CFRP布包裹层数对局部腐蚀圆钢管混凝土加固效果的影响。试验结果表明局部开孔会降低圆钢管混凝土短柱的轴压承载力、刚度和延性,且随着开孔长度的增加,降低幅度有所提高。采用CFRP布加固局部开孔圆钢管混凝土短柱能够提高试件的承载力,单层CFRP布加固时,试件达到极限荷载时CFRP布纤维突然断裂,试件延性较差;两层CFRP布加固时,试件的延性得到明显改善,整体加固效果更好,试件受力性能接近于未开孔的圆钢管混凝土。同时,采用ABAQUS软件建立了圆钢管混凝土有限元模型,并与试验结果进行了对比,验证了有限元模型的正确性。基于有限元分析结果,建议偏于保守地采用环向应力等于钢材屈服强度的计算方法等效计算CFRP布厚度,用于加固局部腐蚀圆钢管混凝土。     

外包钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土偏压柱试验研究

通过14根被加固钢筋混凝土柱的偏心受压试验,研究了碳纤维布和角钢以及两者复合加固后混凝土柱的破坏特征、受力性能和破坏机理。分别对不同含碳纤维布率、含角钢率、长细比和偏心距下被加固混凝土柱的极限承载力、应力-应变关系以及刚度和延性等方面进行了研究和分析。研究结果表明:复合加固混凝土柱充分发挥了碳纤维布和角钢加固混凝土柱的各自优点,并使它们能协调工作、共同作用,获得优良的力学性能,同时复合加固柱的承载力和延性均优于碳纤维布和角钢单一加固柱。长细比越小、偏心距越小、含CFRP率和含角钢率越高,则柱承载力越高,延性提高效果越好。     

碳/玻混杂纤维布加固混凝土圆柱轴心受压性能

进行了素混凝土柱(未加固)、两层单一碳纤维(CFRP)加固混凝土柱、两层单一玻璃纤维(GFRP)加固混凝土柱和两层碳/玻不同比例层内混杂纤维(HFRP)加固混凝土柱的对比试验研究,以探讨各种加固条件下试件的破坏过程和特征。试验结果表明,相对于单一CFRP加固混凝土柱,碳/玻HFRP加固混凝土柱在保证一定的极限承载力的前提下能显著提高其延性,同时降低加固的成本。     

CFRP加固普通砖轴心受压柱试验研究

通过对3组粘贴碳纤维布(CFRP)的普通砖轴心受压短柱及1组对比柱在单调荷载作用下的试验研究,比较分析了不同FRP加固量等参数对加固砖柱的承载力、延性和破坏形态的影响。试验表明:横向粘贴CFRP布能有效地提高轴心受压短柱的承载力,柱的延性得到显著改善。     

纤维增强复合材料加固偏压木柱的极限承载力研究

通过对3个粘贴碳纤维布(CFRP)加固木柱及1个对比柱在偏压荷载作用下的试验研究,分析了CFRP加固前后偏压木柱的承载力、延性和破坏特征。结合前人的研究成果,提出了CFRP加固木柱偏压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

预应力CFRP布加固低强度混凝土方柱的力学性能

为了研究预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固低强度混凝土轴心受压柱的力学性能,按截面配筋率不同设计制作了3组12根混凝土方形截面柱,混凝土强度均为C20,每组包括3根利用预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根未加固的普通混凝土柱.通过对每组柱的静载试验,得到了试验柱极限承载力、轴向位移等试验数据,并利用有限元软件ANSYS建立了分析模型,对预应力CFRP布加固低强度混凝土柱进行了研究.结果表明:预应力CFRP布加固的混凝土柱在纵向受力钢筋屈服后,预应力CFRP布对混凝土的环向预压作用能够明显提高加固柱的极限承载力,且承载力提高幅度受截面配筋率及CFRP布张拉控制应力影响;对于配筋率较低的混凝土柱,利用预应力CFRP布加固后柱的承载力提高幅度随CFRP布预拉应力的提高而增大;同时能够明显提高混凝土的极限压应变,增大加固柱的轴向变形;采用预应力CFRP布加固技术能够使CFRP布较早地参与受力,充分发挥其高强度特性.     

钢管加固钢筋混凝土短柱的偏压性能试验和计算方法研究

为获悉钢管加固钢筋混凝土柱(RCSST)的偏压性能与受力机理,对10根RCSST短柱开展了偏压性能试验,研究了短边偏心率、长边偏心率和芯柱混凝土面积占比等参数对其偏压性能的影响,得到了典型的试验现象、破坏模式、极限承载力、位移延性系数和强度提高系数的变化规律,通过荷载-位移曲线和荷载-应变曲线的发展规律揭示了RCSST...     

预应力CFRP布加固负载混凝土柱轴心受压性能研究

为开展轴心压力作用下预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固负载圆形截面混凝土短柱力学性能研究,设计制作了11根圆形截面混凝土短柱,其中1根普通混凝土柱为对比柱,其余10根混凝土柱在负载与非负载2种情况下分别利用预应力CFRP布或非预应力CFRP布进行加固。通过轴心加载试验,获得了各试件极限荷载、轴向变形、材料应力变化等试验数据。基于试验数据分析了试件轴心压力作用下的力学性能。结果表明:与普通混凝土柱相比,利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱在二次受力过程中其屈服荷载有显著提高,且提高幅度与CFRP布预应力水平成正比,但极限承载力与CFRP布的预应力水平无关;利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱延性性能有显著提高。     

内嵌钢筋外包CFRP布复合加固矩形截面木柱轴压性能试验研究

为研究内嵌钢筋外包碳纤维(CFRP)布复合加固木柱的轴压性能,对27根方形截面木柱和9根矩形截面木柱试件进行了轴心受压试验,主要考虑了不同加固方法、钢筋加固量、CFRP布包裹方式和截面形状等影响因素,观察了试件的破坏全过程及破坏形态,获取了试件的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线,进而分析了各影响因素对木柱轴压性能的影响。研究结果表明:复合加固木柱的承载力和延性均高于单独CFRP布加固及嵌筋加固柱,采用内嵌钢筋外包CFRP布复合加固能显著提高原木柱的承载力和延性;随着钢筋加固量的增加,加固木柱试件的承载力和延性都显著提高;当CFRP布由间隔包裹变为全包时,加固木柱试件的延性有所增大,但承载力增长并不显著;在同种加固方法情况下,方形截面试件较矩形截面试件具有更高的承载力,而矩形截面试件较方形截面试件具有更好的延性。