FRP网格约束混凝土圆柱的抗震性能

对纤维增强聚合物(FRP)网格约束混凝土圆柱进行了轴压荷载试验;给出了FRP网格侧向约束强度和侧向约束刚度计算公式及FRP网格约束混凝土圆柱的应力-应变关系模型确定方法.在此基础上,进一步完成了FRP网格加固钢筋混凝土圆柱在低周反复荷载作用下的试验,重点探讨了FRP网格加固用量及FRP网格中纵筋是否锚入柱底座对试件承载力和变形能力的影响.结果表明,FRP网格约束后混凝土圆柱的强度和延性有明显提高,约束后的应力-应变关系曲线有无软化段主要与FRP约束量有关,FRP网格加固能明显提高钢筋混凝土结构的承载力和延性等抗震性能.     

CFRP网格加固混凝土板抗弯性能试验研究

通过对不同CFRP网格加固长度下混凝土板的力学性能的试验,探讨了CFRP网格作为加固构件的可行性,比较了不同CFRP网格加固长度对混凝土板的抗弯性能及破坏形态的影响。试验结果表明,与不加固板相比,加固板的抗弯性能明显增大,出现裂缝时板所能承受的荷载,板的屈服荷载和极限荷载也有所提高。随着网格加固长度的增大,混凝土板的破坏形态由剥离破坏转变成CFRP网格破坏。     

粘贴不同FRP布加固预制空心板的试验研究和计算分析

预应力混凝土空心板老化损伤或使用荷载增加均可能导致其受弯承载力不能满足要求,影响结构的正常安全使用。本文共进行了10块粘贴不同FRP布加固预制空心板的对比试验研究,其中3块为对比试件(CS1~CS3),2块为粘贴不同宽度GFRP布加固试件(S1、S11),3块为粘贴不同宽度和厚度CFRP布加固试件(S2、S3、S10),2块为粘贴不同层数BFRP布加固试件(S12、S13)。研究结果表明,粘贴不同类型FRP布加固预制空心板的极限荷载明显提高21%~119%,平均提高67%;极限位移显著增加60%~135%,平均提高100%。加固试件跨中截面应变随荷载增加仍基本符合平截面假定。随着FRP布宽度和厚度增加,相同荷载作用下加固试件受拉边缘中心FRP布的拉应变有所降低。粘贴FRP布加固预制空心板的理论计算和有限元分析结果均与试验值吻合较好,满足工程精度要求。根据所提出的设计公式,可进行粘贴FRP布加固预制空心板的设计,且易于施工。     

复材网格-UHTCC复合增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

文中进行7根复材（FRP）网格增强超高韧性纤维水泥基（UHTCC）复合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验,将FRP网格类型、FRP网格增强率、FRP-UHTCC复合层黏结长度作为试验变量,分析各变量对FRP-UHTCC复合增强混凝土梁弯曲性能的影响。在试验研究的基础上,给出FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力计算方法。试验结果表明,FRP-UHTCC复合层与混凝土间没有发生相对滑移现象,可以有效抑制加固层端部剥离破坏,加固梁的破坏模式为FRP网格中纵向纤维筋被拉断破坏。BFRP格栅与UHTCC黏结基体没有发生脱黏现象,优于BFRP编织网与UHTCC的黏结效果。随着FRP网格增强率的增大,加固梁的抗弯承载力得到显著提高。与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁的开裂、屈服和极限荷载最大提高幅度分别为97%、35%和33%。计算结果表明,预测值与试验值吻合较好,可以有效地预测FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力。     

FRP网格增强ECC加固素混凝土柱受压性能数值分析

本文采用有限元软件ABAQUS,对纤维增强复合材料(FRP)网格增强超高韧性水泥基复合材料(ECC)加固素混凝土圆柱轴心受压性能进行数值模拟分析,研究不同ECC厚度、FRP网格尺寸和混凝土强度等级对加固效果的影响。分析荷载-位移曲线结果表明:在复合材料约束下,加固柱峰值承载力得到较大提高;曲线下降段表现出良好的韧性和变形能力;随着ECC厚度增加,加固柱的峰值承载力呈线性增长;随着FRP网格减小,加固柱荷载-位移曲线下降段变形能力明显增加;混凝土强度等级越高,加固柱的峰值承载力越大,但承载力下降段构件承载力衰减速度越快。最后,基于文献的试验结果,验证了本文有限元分析模型的合理性。     

纤维增强复材加固损伤混凝土梁抗弯性能的有限元分析

主要研究了FRP网格加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能。研究中设计单根对照梁进行了四点弯曲试验,基于试验数据,利用ABAQUS建立并验证用于分析FRP网格加固效果的有限元模型。以FRP网格间距和FRP-混凝土界面处理为变量,通过有限元参数化分析,得到了加固参数对其加固效果的影响规律。研究结果表明:FRP网格非常有效地提升了损伤梁的承载力,梁的极限荷载提升了27.4%～43.4%。加固后梁的整体刚度提升比较大,屈服时的挠度略微减小,破坏时的挠度几乎没有变化。对于锚固情况不同的梁,无锚固梁的极限荷载高于锚固梁约10%。     

内嵌钢筋和预应力钢丝绳加固空心板试验研究

将内嵌钢筋和预应力高强钢丝绳用于对空心板的加固中,并专门设计了用于预应力钢丝绳加固空心板的张拉和锚固装置,共进行了3根大尺度空心板的抗弯加固试验,分别使用内嵌钢筋和预应力钢丝绳加固空心板,并与未加固空心板进行了对比。试验结果表明,内嵌钢筋和预应力钢丝绳两种加固方法均大幅提高了空心板的极限承载能力。     

基于改性磷酸盐水泥的CFRP网格加固钢筋混凝土板的受弯试验

采用碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)网格增强无机改性磷酸盐水泥基材料(Magnesium Phosphate Cementitious,简称MPC)加固钢筋混凝土板,MPC是对磷酸盐水泥在配合比和矿物掺合料两个方面进行改性优化,该加固方法充分利用了MPC具有早期强度高、低收缩、与旧混凝土黏结力强、良好的耐久性、防火防老化等优点。主要开展了CFRP网格增强MPC水泥基体加固混凝土板的抗弯试验,试验结果表明,破坏模式为混凝土板与加固层界面的剥离破坏;加固后板的开裂荷载提高了133%,极限荷载提高了108%。CFRP网格增强无机磷酸盐水泥基体复合材料加固技术不仅能够有效地提高混凝土板的抗弯承载力,还可以提高构件的刚度和抗裂性能。     

预应力高强钢绞线网加固钢筋混凝土板的试验研究

采用新型张拉锚固系统对钢绞线网施加预应力,研究预应力水平值对板加固效果的影响规律。对3块不同预应力水平加固板、1块非预应力加固板和1块对比板进行抗弯试验研究。试验结果表明:较对比板,预应力加固板的承载力、截面刚度大幅度提高,裂缝宽度明显减小;较非预应力加固板,其开裂荷载显著提高,屈服荷载、极限荷载、截面刚度均有提高,裂缝宽度减小;随预应力水平的提高,加固效果、钢绞线强度的利用率明显提高。对钢绞线的预应力损失进行分析,提出预应力加固板承载力的计算公式,计算结果与试验值吻合良好,可作为预应力钢绞线抗弯加固混凝土板理论分析和设计的参考。预应力高强钢绞线加固技术解决了非预应力加固方法钢绞线应变滞后、发生剥离破坏、高强度利用率低等缺点,是一种主动高效的加固技术,具有较高的推广应用价值。     

纤维增强复合材料网格-环氧砂浆加固混凝土梁的抗剪性能试验

通过对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究纤维增强复合材料(FRP)网格-砂浆加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的界面机理和破坏模式,深入分析不同加固参数下此种加固方法的抗剪加固效果以及FRP网格的实际受力行为;并通过收集到的试验数据对五种现有计算模型进行分析对比。研究结果表明:FRP网格加固试件可抑制斜裂缝的发展,大大提高试件的极限承载力和变形能力,加固效果显著;当原混凝土梁的剪切斜裂缝宽度过大或出现剪压破坏时,FRP网格-砂浆与原混凝土梁间易产生不同程度的界面剥离破坏;在一定范围内,FRP网格的抗剪贡献与混凝土强度、剪跨比呈负相关,与FRP网格加固量呈正相关;并且混凝土强度或剪跨比越大,加固层出现界面提前剥离的可能性越高。     

FRP网格加固桥梁水下结构技术研究与应用

桥梁水下结构在我国桥梁结构的工程实践中普遍存在,桥梁水下结构常常需要面临加固需要,传统的水下结构加固技术具有造价高、工期长的缺点。以某桥梁的水下桩基础加固工程为背景,对比分析了3种不同的水下结构加固方案,通过工程实践应用,论证了纤维网格(FRP网格)加固桥梁水下结构技术的可行性,提出了FRP网格加固桥梁水下结构的施工工艺,其以水下无排水施工为指导思想,将高强轻质的FRP网格作为增强材料,以水下不分散材料为黏结材料,实现对桥梁水下结构的快速加固修复。FRP网格加固桥梁水下结构技术是一种新的有效技术,尤其在无法或难于修筑围堰的情况下,具有广阔的应用前景。     

预应力C/G布加固梁的质量控制

与传统的粘钢加固相比,粘贴FRP加固技术有着明显的优势:FRP具有良好的比强度、比模量、良好的耐热性,耐腐蚀性强。粘贴FRP加固混凝土结构的施工工艺简单且快捷,不影响结构外观和尺寸,粘贴对交通干扰小。文中研究了预应力混杂C/G纤维布加固需使用专门设计的张拉锚固装置,该装置的特点是先锚固后张拉,具有操作简单、预应力损失小等特点,张拉时通过采集纤维布应变片读数并获得张拉预应变。文中研究的预应力C/G布加固RC梁的加固质量控制方法可望用于实际工程。     

张拉控制应力对预应力空心板延性的影响

采用数值分析方法,运用构件受弯全过程数值分析计算程序,在中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板截面尺寸及荷载形式相同,配筋率、跨高比、混凝土强度、钢筋强度等参数不变的情况下,改变张拉控制应力,对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板进行受力全过程的数值分析,探讨了张拉控制应力对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板延性的影响。     

CFRP加固预应力空心板受弯性能非线性有限元分析

为了有效补充有限的试验研究和进一步深入探讨,采用有限元方法对碳纤维布加固预应力空心板进行了非线性有限元分析。根据4块碳纤维布加固预应力空心板的实验研究结果,建立了合理的三维有限元模型。以不同的粘贴方式为参数,进行碳纤维布加固预应力空心板受弯性能非线性有限元分析。结果表明:碳纤维布总用量一定时,粘贴方式为单层四幅的预应力混凝土空心板的极限承载力和延性最为显著,碳纤维布的应变最大。计算得到的荷载挠度曲线、碳纤维布的应变曲线、开裂荷载和极限荷载都与试验结果吻合较好,可以较好地模拟碳纤维布加固预应力空心板的受弯性能。     

钢筋强度对中强螺旋肋钢丝预应力空心板延性的影响

采用数值分析方法,运用构件受弯全过程数值分析计算程序,在预应力混凝土空心板截面尺寸及荷载形式相同,配筋率、跨高比、张拉控制应力、混凝土强度等参数不变的情况下,改变钢筋强度,对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板进行受力全过程的数值分析,探讨了钢筋强度对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板延性的影响。     

混凝土强度对中强螺旋肋钢丝预应力空心板延性的影响

运用受弯构件全过程数值分析计算程序,在预应力混凝土空心板截面尺寸及荷载形式相同,配筋率、跨高比、张拉控制应力、钢筋强度等参数不变的情况下,改变混凝土强度,对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板进行受力全过程的数值分析,即采用数值分析方法,探讨了混凝土强度对中强螺旋肋钢丝预应力混凝土空心板延性的影响。     

纤维增强复材网格-工程水泥基复合材料加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

为探明纤维增强复材(FRP)网格-工程水泥基复合材料(ECC)复合加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的加固作用机理和破坏模式,对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究FRP网格-ECC加固的微观力学性能和FRP横、纵网格筋在抗剪过程中的贡献大小,最后将三种既有计算模型的计算值与试验值进行对比分析。研究结果表明:试验梁发生了三种形式的破坏:剪压区混凝土受压破坏、FRP网格-ECC复合层剥离破坏、支座混凝土被压溃破坏;与普通混凝土梁相比,FRP网格-ECC加固梁的抗剪承载力有大幅提高,幅度可达35%～45%;在三种计算模型中,FRP网格材计算模型与实际吻合程度最高,可用来更为准确地预测FRP网格-ECC加固RC梁的抗剪极限承载力。     

预应力纤维增强复合材料加固钢管锚具的受力性能及设计方法研究

纤维增强复合材料(FRP)应用于预应力加固钢管线工程,其预应力施加与锚固是急需解决的重要问题,因此对FRP布预应力装置进行专门研究很有必要。基于FRP加固金属管线的力学性能,研制了新型的FRP布预应力张拉锚固一体式锚具,并进行了预应力张拉与锚固性能试验。结果表明:旋转锚杆可张拉纤维布,螺栓固定能有效锚固。同时,测试FRP布加固钢管预应力性能参数,分析预应力FRP布的应变分布规律。     

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.     

纤维网格加固桥梁水下结构试验研究

FRP网格以其轻质、耐腐蚀、易成型,在土木工程领域具有很好的应用前景。基于水下无排水施工思想,提出了FRP网格加固桥梁水下结构的施工工艺,共制作了5组15个混凝土圆柱试件,研究FRP网格加固水下结构的技术效果,研究参数包括黏结材料类型(水下不分散砂浆、水下环氧树脂)、黏结材料浇筑条件(陆上浇筑、水下浇筑)。试验结果表明,FRP网格通过对加固结构核心混凝土的约束实现其承载力和变形能力的提高,黏结材料无论是水下不分散砂浆还是水下环氧树脂,都能够以无排水施工方式实现FRP网格加固水下结构的技术效果。黏结材料为水下环氧树脂的加固试件,其荷载-位移曲线表现出较为光滑的下降曲线,而黏结材料为水下不分散树脂的加固试件,其荷载-位移曲线表现出阶梯形的下降曲线。但是,二者总体变形能力的区别并不显著。