纤维束编织网增强混凝土加固钢筋混凝土梁疲劳破坏试验研究

为研究纤维束编织网增强混凝土加固钢筋混凝土梁的疲劳性能,首先制作10根钢筋混凝土梁试件,并对其中的9根用纤维束编织网增强混凝土进行加固,1根作为对比梁未进行加固,然后采用三分点弯曲加载对试件施加疲劳荷载。试验研究了加固方式、配网率、配筋率、损伤程度等4个因素对加固梁的疲劳裂缝扩展及变形发展的影响。试验结果发现：纤维束编织网增强混凝土加固可以显著提高RC梁的受弯疲劳寿命。加固梁的裂缝数量多于非加固梁,裂缝宽度小于非加固梁。在疲劳荷载作用下,加固梁的裂缝及挠度发展都呈现初始发展、稳定发展、迅速发展三个阶段。针对加固形式,三面加固对斜裂缝的控制优于单面加固。加固前的静力损伤会影响加固梁的裂缝宽度,静力损伤越大,疲劳加载时的裂缝宽度越宽。配网率会影响加固梁最终破坏时的挠度,当配网率大于某一值时,加固梁最后破坏时的挠度明显增加;配筋率的增加可以延长挠度的稳定发展阶段。最后通过回归分析,得到了加固梁的疲劳刚度的算式,由该式计算的结果与试验结果符合良好,可为工程使用提供理论依据。     

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。     

基于准平面假定的内嵌CFRP筋加固宽缺口混凝土梁裂缝分析

为研究内嵌CFRP筋加固的宽缺口混凝土梁的裂缝特性,通过16根内嵌CFRP筋加固的混凝土梁静载试验,详细观测和研究了其开裂和裂缝扩展状况。基于FRP类材料加固混凝土梁应变协调的准平面假定,根据传统的钢筋混凝土裂缝研究理论,在充分考虑CFRP筋的力学贡献的前提下,对内嵌CFRP筋加固的普通混凝土梁、宽缺口混凝土梁的裂缝间距、裂缝宽度和最大裂缝宽度的计算式进行了理论推导。将理论算式的计算结果与试验实测结果进行了比对。研究结果表明：与对比梁相比,内嵌CFRP筋材加固的宽缺口混凝土梁和内嵌CFRP筋加固的普通混凝土梁的开裂裂缝和最大裂缝宽度均有大幅度降低,前者的裂缝宽度降低幅度要小于后者的。两类加固梁的最大裂缝宽度都随着CFRP加固量的增大而减小。裂缝间距、裂缝宽度和最大裂缝宽度的理论算式的计算结果与实测结果吻合较好。4个加固梁试件组的平均开裂裂缝均比对比梁的开裂裂缝宽度减少0.30mm。     

CFRP-PCPs筋内嵌加固混凝土梁裂缝分析与计算

通过8根混凝土试验梁抗弯静力加载试验,开展对CFRP-PCPs筋内嵌加固混凝土梁在使用荷载作用下的裂缝分析与计算。试验结果表明:CFRP-PCPs筋内嵌加固混凝土梁的裂缝间距和裂缝宽度均小于未加固的对比梁,CFRP-PCPs筋使裂缝的开展得到限制,并且由于预拉应力水平的提高,裂缝宽度及裂缝平均间距均有不同程度的减小。根据试验数据,依据我国《混凝土结构设计规范》,通过理论分析,提出了适用于计算CFRP-PCPs复合筋内嵌加固钢筋混凝土梁裂缝宽度的理论分析方法。实测结果与该分析方法计算结果吻合良好,在工程实际中可得到应用。     

高强钢绞线网-聚合物砂浆抗剪加固梁刚度及裂缝分析

对高强不锈钢绞线网-渗透性聚合物砂浆加固的9根矩形钢筋混凝土梁进行抗剪试验研究,分析加固方式、固定钢绞线网的螺栓数量、间距、二次受力等因素对加固构件刚度和裂缝的影响。研究结果表明:该加固工艺能够显著提高混凝土梁的刚度,延迟斜裂缝的出现,减小斜裂缝宽度;多而密的固定螺栓会对原梁刚度造成极大削弱;U形加固直接在梁顶产生层间裂缝而发展为加固层剥离,环包加固却在梁上下边缘处形成水平临界裂缝,而后发展为加固层剥离破坏;持载程度高的梁刚度提高幅度小,斜裂缝发展快,但修复破坏梁效果显著;在试验研究和理论分析基础上,提出考虑剪切变形的加固梁挠度计算公式和斜裂缝宽度计算公式。     

反向加载条件下CFRP加固混凝土受弯构件的试验研究

通过对 4根混凝土梁在反向加载条件下的碳纤维加固试验研究 ,对在反向加载条件下碳纤维加固后的梁的力学性能及裂缝的开展进行了分析 ,证明通过该加固方法对提高梁的刚度及减小裂缝宽度有更好的效果     

横向张拉法体外预应力加固RC梁抗裂分析

为研究体外预应力横向张拉法加固矩形钢筋混凝土(RC)梁的抗裂效果,对6根加固梁和2根对比梁进行一次或二次受力试验研究,观测记录了试验梁的裂缝开展形态、裂缝宽度和开裂荷载。计算分析了横向张拉法体外预应力加固矩形RC梁的抗裂度,给出了横向张拉法体外预应力有效预应力的合理估算方法。试验结果表明,横向张拉法体外预应力能有效提高梁的开裂荷载、抑制裂缝开展和控制裂缝宽度,是抗裂加固的一种有效方法。提出的有效预应力估算方法符合工程技术要求,可供工程加固设计参考。     

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆抗弯加固的试验研究

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆加固法是一种新型加固工艺,它具有耐火、耐腐蚀、耐老化的优点。本文对6根 用该工艺加固的钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了受弯性能试验研究。试验结果表明,该加固措施有效地提高了梁的受 弯承载力和刚度,较好地约束了裂缝的发展,具有良好的加固效果。在试验研究的基础上,本文给出了利用这种方法进行 加固的受弯承载力及刚度的设计计算公式,编制了计算机程序进行了理论分析,并给出了最大弯曲裂缝宽度的计算方 法。理论计算结果与试验结果吻合较好,可以满足实际工程设计的需要。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究

采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过7根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响。试验梁为7m跨度的大尺寸T形混凝土梁和预应力混凝土梁。试验研究表明,采用预应力碳纤维布加固可以有效提高混凝土梁的承载力,减小梁的挠度和裂缝宽度,所研发的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程。     

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆抗剪加固的试验研究

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆加固法是一种新型加固工艺,它具有耐火、耐腐蚀、耐老化的优点。本文对4根 用该工艺加固的钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了受剪性能试验研究。试验结果表明,利用这种新型材料进行加固,梁的 受剪承载力得到了显著提高,剪切刚度有一定程度的提高,同时加固措施对斜裂缝的发展有良好的约束作用。在试验研究 的基础上,本文给出了利用这种方法进行加固的受剪承载力及剪切刚度的设计计算公式,并给出了最大斜裂缝宽度的计 算方法,公式计算结果与试验结果吻合良好。     

考虑海洋环境损伤的钢筋混凝土框架节点受火性能试验研究

为了研究海洋环境下锈胀裂缝对钢筋混凝土框架节点受火性能的影响,设计了5个配筋相同的足尺钢筋混凝土框架节点试件,以沿梁、柱箍筋方向裂缝宽度最大值为损伤指标,通过快速氯离子侵蚀试验模拟海洋环境下氯离子侵蚀,使4个试件产生不同宽度的锈胀裂缝,然后对4个已损伤框架节点试件以及未损伤的对比节点试件进行火灾试验。结果表明：通过快速氯离子侵蚀试验产生了横向裂缝,其位置与箍筋位置大致相同,其间距与箍筋间距大致相等;初始裂缝宽度对构件高温下的梁、柱端位移变化速率影响显著,锈胀裂缝越宽,构件高温下梁、柱端位移变化速率越快;裂缝的存在加快了热量的传输,导致截面温度场发生畸变;裂缝的存在也会提高钢筋和混凝土的升温速度,加快其力学性能退化,对构件高温下的承载力退化影响显著。     

碳纤维板加固钢筋混凝土梁的抗弯试验和理论研究

对4根碳纤维板加固的足尺钢筋混凝土梁进行了受弯性能试验研究。试验结果表明,该加固措施有效地提高了梁的受弯极限承载力,较好地约束裂缝的发展,具有良好的加固效果。在试验研究和理论分析的基础上,对碳纤维板加固的钢筋混凝土梁受弯承载力、刚度和裂缝宽度计算方法进行了分析,提出了在不同受力阶段加固后梁的正截面受弯承载力、刚度计算公式和最大弯曲裂缝宽度计算公式。计算结果表明,理论计算结果与试验值吻合较好,可以满足实际工程设计的需要。     

重载交通条件下装配式RC板桥抗裂性分析

为研究重载交通条件下RC板桥的抗裂性能,以煤运干线宣大高速公路某大桥所采集的动态称重（WIM）数据为基础,提取出883个特重车荷载工况,借助自主研发的三维动力可视化分析软件BDANS计算特重车荷载工况作用下RC板桥的正弯矩效应,并按照现行桥梁规范的裂缝宽度计算方法计算每个特重车工况作用下RC板桥跨中截面的裂缝宽度。结果表明:RC板桥跨中截面的裂缝宽度均介于0.1~0.2 mm之间,未超越现行桥梁规范所规定的最大裂缝宽度,但该类型裂缝的存在将为混凝土碳化、钢筋的电化学腐蚀提供有利的发生环境;为保证结构的正常使用并延长其服役期,应对已有裂缝进行修复处理并对公路桥梁车辆荷载进行限载研究。     

Image analysis method for crack distribution and width estimation for reinforced concrete structures

Crack observation is important for evaluating the structural performance and safety of reinforced concrete (RC) structures. Most of the existing image-based crack detection methods are based on edge detection algorithms, which detect cracks that are wide enough to present dark areas in the obtained images. Cracks initiate as thin cracks, generally having width less than the width of a pixel in images; such cracks are generally undetectable by edge detection-based methods.An image analysis method is proposed to observe the development and distribution of thin cracks on RC surfaces; it also allows estimation of crack widths. Image matching based on optical flow and subpixel is employed to analyze slight concrete surface displacements. Camera calibration is included to eliminate perspective effects and lens distortion. Geometric transformation is adopted so that cameras do not need to be perpendicular to the observed surface or specified positions. Formulas are proposed to estimate the width of shear crack opening. The proposed method was then applied to a cyclic test of an RC structure. The crack widths and their development analyzed by the image analysis were verified with human inspection in the test. In addition, concrete surface cracks that appeared at a very early stage of the test could be observed by the proposed method before they could be detected by the naked eye. The results thus demonstrate that the proposed image analysis method offers an efficient way applicable not only for structural tests but also for crack-based structural-health-monitoring applications.     

碳纤维板加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验

选择不同的碳纤维板板宽、数量、有无锚固措施及不同的锚固方式等作为试验参数,对9根采用碳纤维板加固的钢筋混凝土梁进行了抗弯性能研究。试验结果表明:这些加固措施有效地提高了梁的抗弯极限承载力和刚度,较好地约束裂缝的发展,具有良好的加固效果。有良好锚固措施时,其抗弯承载力显著提高。     

使用损伤钢筋混凝土柱高温作用下受力性能试验研究与有限元分析

为研究裂缝对火灾下钢筋混凝土结构性能的影响,设计4个足尺寸钢筋混凝土偏压柱试件,以裂缝宽度ω作为损伤指标,加载使其产生ω分别为0.05、0.10、0.15、0.20mm的裂缝,继而对不同使用损伤的柱试件进行四面受火试验。试验研究表明：受火后裂缝宽度发展约为受火前10倍,深度约为受火前3倍;使用损伤愈大,柱极限耐火时间愈短。假定火灾下裂缝宽度、深度开展与受火试验升温时间成正比,采用ANSYS软件对偏压柱截面进行温度场有限元分析。结果表明：有限元分析得出的截面温度与试验实测温度有较好的拟合性;沿柱截面高度方向温度分布存在一个温度畸变平台且使用损伤越大平台越长,导致截面高温下承载力显著退化;沿柱计算长度方向各截面温度分布发生变化,有限元分析中假设沿柱计算长度方向各截面温度分布相同的结论不再适用。提出考虑损伤平台的高温下混凝土柱承载力简化计算模型,显著提高了计算精度,证明了该方法的正确性和可靠性。