嵌入式碳纤维片材抗剪加固钢筋混凝土T型梁的性能

通过试验研究介绍采用碳纤维片材嵌入式技术抗剪加固钢筋混凝土T型梁的效果。试验考虑了嵌入片材的3种角度(45°,60°和90°)以及3个不同的碳纤维片材用量。嵌入式加固梁的配箍率为0·10%。片材最高用量按照对比梁中钢筋配箍率为0·28%时所能够承担的最大荷载进行设计。结果表明:斜片材的效果优于竖直片材的效果;片材用量的增加导致梁的抗剪承载力增加;片材对梁抗剪能力的贡献受到混凝土抗拉强度的限制;梁的破坏模式受片材加固量的影响。对于每一种片材加固量,同时根据外贴碳纤维布技术,对相同构件采用连续U型碳纤维布箍加固后进行试验,对比了两种碳纤维材料加固技术的效果。结果表明:嵌入式加固技术更有效,不仅提高了梁的抗剪能力,同时,碳纤维材料的抗拉强度得到更充分的发挥。除了碳纤维片材用量最高的梁以外,采用嵌入式加固梁在破坏时的变形方面比外贴加固技术更有效。ACI和FIB的分析公式中预测的外贴加固对抗剪加固体系的贡献比相应的试验值更大,根据Nanni等人的公式可知,嵌入式加固技术使得碳纤维片材的贡献大约达到试验值的61%。     

碳纤维(加锚)加固混凝土梁抗剪试验研究

本文吸收了国内外碳纤维加固已有的研究成果,针对碳纤维片材抗剪加固时端部常出现的剥离破坏,提出了一种新的锚固形式,并且进行了试验研究.试验表明,采用此锚固形式可以有效的防止碳纤维片材端部的剥离破坏,大大提高混凝土梁的抗剪承载力.     

混凝土梁抗剪碳纤维加固试验研究

参考了碳纤维加固已有的研究成果，针对碳纤维片材抗剪加固时端部常出现的剥离破坏，提出了一种新的锚固形式，并且进行了试验研究。试验表明，采用谊锚固形式可以有效的防止碳纤维片材端部的剥离破坏，提高混凝土粱的抗剪承栽力。同时。根据试验结果给出了相应的计算公式。     

波形齿夹具锚锚固碳纤维布加固混凝土梁试验研究

在碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯试验中,首次采用波形齿夹具锚对碳纤维布进行锚固。研究证实这种端部锚固方法能够阻止片材由于弯剪斜裂缝引起的剥离向端部发展,将片材的剥离限制在局部区域内;在加载的中后期,锚具承担了碳纤维布中大部分拉力,防止了片材与混凝土之间粘结树脂过大的剪切变形,有效地防止了片材的剥离破坏;采用波形齿夹具锚对碳纤维布进行锚固,对提高片材的利用率具有非常显著的作用,特别是当碳纤维布层数较多、厚度较大时。     

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。     

CFRP布加固钢筋混凝土梁的新型复合粘结技术

针对外贴碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固钢筋混凝土构件通常发生CFRP布与混凝土之间的剥离破坏,使得CFRP布的抗拉强度得不到充分利用的问题,提出了一种将外贴法与机械锚固法相结合的新型复合粘结技术,由1个钢片和2个螺栓组成的锚固件对外贴在钢筋混凝土构件上的CFRP布进行锚固,并进行了7根钢筋混凝土梁的试验,主要研究CFRP布的粘贴层数及锚固件间距对加固效果的影响。分析结果表明：新型复合粘结技术可以有效地阻止剥离破坏的发生,使梁的极限承载力得到显著提高,提高程度随CFRP布粘贴层数的增加而增加。     

预载水平及剪/弯承载力比对剥离破坏的影响

通过碳纤维片材加固钢筋混凝土简支梁的受弯试验及文献中相关试验,研究了预载水平及剪/弯承载力比对纤维片材初始剥离荷载的影响。对本文试验及文献中发生剥离破坏的碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的试验研究,分析结果表明:(1)随剪/弯承载力比的增大,加固梁纤维片材的初始剥离荷载也随之增大;但当剪/弯承载力比值较小,即受剪承载力富裕度较小的情况下,纤维片材可能会在低于设计极限承载力时发生剥离破坏;(2)加固时预载水平的大小对碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的极限荷载和CFRP片材初始剥离时的荷载影响不大。因此加固设计时必须充分考虑加固构件的受剪承载力对剥离破坏的影响,以避免纤维剥离这一脆性破坏模式的发生。     

玻璃纤维片材加固混凝土梁的抗弯性能研究

通过 5根玻璃纤维 (GFRP)片材加固混凝土梁和一个对比梁的抗弯性能试验研究 ,分析了GFRP加固梁的抗弯性能和锚固机理。试验结果表明 ,粘贴GFRP片材可以有效地提高梁的抗弯承载力 ,片材锚固区由于应力集中可能发生锚固粘结破坏 ,锚固区采用U形箍可以有效地防止锚固破坏。根据试验分析 ,提出了梁抗弯承载力计算方法 ,弹性阶段锚固区片材拉力计算公式和最大锚固剪应力、最大剥离正应力计算公式 ,计算结果和试验数据吻合较好。     

温度-荷载耦合作用下端锚CFRP加固RC梁受弯性能研究

为研究端部锚固对碳纤维增强聚合物(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)梁高温性能的影响,进行了温度和荷载耦合作用下带有端部锚固的CFRP加固梁受弯性能试验,采用纯外贴、钢压板锚固和自锁式锚固等不同端锚形式,对比分析端部锚固措施对加固梁受弯性能的影响。结果表明：与纯外贴CFRP加固梁相比,端部锚固提高了加固梁常温及高温下的受弯性能;钢压板锚固在常温下可以有效限制CFRP端部剥离,CFRP强度利用率由43.6%提高至79.3%,极限荷载提高12%左右;但是温度达100℃后钢压板锚固无法限制CFRP剥离,承载力退化至未加固水平,加载过程中最大强度利用率只有50.5%;自锁式锚固法在任何温度下均可限制CFRP剥离,其破坏形式多为CFRP拉断,可以最大限度地提高CFRP强度利用效率;在试验温度100℃下极限荷载相比纯外贴形式的提高了22.7%,在试验温度120℃下极限荷载相比钢压板锚固试件仍提高10%。引入了承载力退化系数,给出了温度-荷载耦合作用下端锚CFRP加固梁正截面受弯承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

嵌入式张拉技术下预应力碳纤维布张拉控制应力研究

嵌入式张拉技术是一种全新的先锚固后张拉方法,能对碳纤维布进行可靠的锚固和均匀稳定的高应力水平张拉.结合预应力碳纤维布在嵌入式张拉技术下的受力特点、材料特性、预应力损失情况及加固后构件的延性要求,对嵌入式张拉技术下的碳纤维布张拉控制应力进行了试验研究和分析.结果表明,采用嵌入式张拉技术的碳纤维布张拉控制应力上限值取0.40ftpk,可以保证建立有效应力且张拉过程中不出现破坏,同时,被加固构件截面破坏时,具有充分的延性.     

内嵌CFRP板条加固混凝土梁试验研究

针对内嵌(Near-Surface Mounted,简称NSM)加固法的特点,进行了4根内嵌碳纤维增强塑料(Concrete Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)板条加固混凝土梁的试验研究。试验结果表明,内嵌CFRP板条加固混凝土梁能显著提高混凝土梁的极限承载能力和弯曲刚度,有效阻止混凝土裂缝的产生和发展,并对混凝土和钢筋的受力起分摊作用;加固量相同时,内嵌CFRP加固梁性能要优于外贴CFRP加固梁,加固材料强度利用率较高。内嵌加固法是一种新的加固形式,具有广阔的发展前景。     

Assessing the effectiveness of embedding CFRP laminates in the near surface for structural strengthening

Near surface mounted (NSM) is a recent strengthening technique based on bonding carbon fiber reinforced polymer (CFRP) bars (rods or laminate strips) into pre-cut grooves on the concrete cover of the elements to strength. To assess the effectiveness of the NSM technique, an experimental program is carried out involving reinforced concrete (RC) columns, RC beams and masonry panels. In columns failing in bending the present work shows that the failure strain of the (CFRP) laminates can be attained using the NSM technique. Beams failing in bending are also strengthened with CFRP laminates in order to double their load carrying capacity. This goal was attained and maximum strain levels of about 90% of the CFRP failure strain were recorded in this composite material, revealing that the NSM technique is also very effective to increase the flexural resistance of RC beams.The effectiveness of externally bonded reinforcing (EBR) and NSM techniques to increase the flexural resistance of masonry panels is also assessed. In the EBR technique the CFRP laminates are externally bonded to the concrete joints of the panel, while in the NSM technique the CFRP laminates are fixed into precut slits on the panel concrete joints. The NSM technique provided a higher increase on the panel load carrying capacity as well as a larger deflection at the failure of the panel.The performance of EBR and NSM techniques for the strengthening of RC beams failing in shear is also analyzed. The NSM technique was much more effective in terms of increasing the beam load carrying capacity as well as the beam deformability at its failure. The NSM technique was easier and faster to apply than the EBR technique.     

内嵌CFRP板条加固混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根足尺混凝土梁的抗弯加固试验,对内嵌CFRP板条加固梁的破坏过程、受力性能、截面应变分布和挠度变形规律进行了研究。试验结果表明,内嵌CFRP板条加固梁跨中截面应变分布和挠度变形规律与外贴CFRP加固梁相似,但内嵌加固能有效避免板条的剥离破坏,其抗弯加固性能优于相应的外贴加固梁;预载加固将会降低内嵌板条的加固效果。基于混凝土结构加固理论,并考虑预加荷载的影响,对内嵌CFRP板条加固梁3种弯曲破坏形态(钢筋屈服前混凝土压碎、钢筋屈服后混凝土压碎和钢筋屈服后FRP拉断)下的抗弯承载力进行理论分析,并建立开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩的计算公式,其计算结果与作者及国内外已有的试验实测值吻合较好,可用于实际工程加固设计。     

内嵌CFRP筋/片加固木梁受弯性能试验研究

为研究内嵌CFRP筋/片加固木梁的受弯性能,制作5根底面中心内嵌CFRP筋加固试件,3根侧面内嵌CFRP筋加固试件,6根底面中心内嵌CFRP片加固试件以及3根未加固的对比试件,对其进行三分点静载试验。试验参数包括：CFRP筋/片,内嵌位置（底面或侧面）,CFRP筋/片数量（1根或2根）、是否采用附加锚固措施（U形铁钉或CFRP布U形箍）、底面是否粘贴CFRP布等。研究表明,内嵌CFRP筋/片加固试件的受弯承载力较未加固试件明显提高,提高幅度为14%~85%,平均提高39%;破坏位移亦平均提高32%。内嵌CFRP筋加固试件的初始弯曲刚度均大于对比试件,而内嵌CFRP片加固试件由于底面开槽面积较大其初始弯曲刚度未见提高。内嵌CFRP筋加固试件的跨中截面应变随荷载增加仍基本符合平截面假定,而内嵌CFRP片加固木梁的跨中截面应变变化与平截面假定存在一定差距。增加内嵌CFRP筋/片的数量及端部采用U形铁钉锚固措施对提高加固木梁承载力的作用不明显;而在加固木梁底面粘贴一层CFRP布可显著提高其加固效果。     

Effective methods of using CFRP bars in shear strengthening of concrete girders

This paper presents the results of an experimental study that investigated the shear strength contribution of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) bars attached with concrete beams using a near surface mounted (NSM) technique. In this research, four concrete beams were cast with regular steel reinforcement in flexure. The control beam had typical shear steel and the other three beams were strengthened in shear with CFRP bars. Strain gauges were attached with the shear reinforcement of all four beams at various shear critical locations. Strains during loading to failure of the beams were recorded using a data acquisition system. The performance of the NSM technique was found to be very effective with no occurrence of delamination, debonding or fracture of FRP. Effective strains in the NSM CFRP bars were determined through analyzing the collected strain data. A new formula to calculate the nominal shear strength provided by NSM CFRP bars has also been proposed.     

内嵌碳纤维筋加固钢筋混凝土梁可靠性研究

基于内嵌碳纤维(简称CFRP)筋抗弯加固混凝土梁的试验研究,开展变加固量内嵌CFRP筋加固梁可靠指标计算分析,探讨内嵌CFRP筋加固钢筋混凝土梁的可靠度水平随加固量的变化情况。结果表明:内嵌CFRP筋加固梁能够充分利用CFRP的高强特点,明显提高被加固梁的可靠性,其可靠指标提高幅度最大为79.52%。综合各方面因素分析可知,内嵌2根CFRP筋的加固效果最好。     

嵌埋CFRP筋组合石梁受弯性能试验研究

提出了花岗岩石梁嵌入CFRP筋组合石梁技术,并进行了3根嵌入CFRP筋组合石梁和1根普通石梁的受弯性能试验研究.主要试验参数为嵌埋CFRP筋的直径和数量.试验分析了组合石梁的破坏形态、受弯承载力、变形性能、应变分布和CFRP筋的粘结滑移性能.试验结果表明:普通花岗岩石梁达到开裂弯矩时即发生脆性断裂,而通过在梁底受拉区嵌...     

Flexural strengthening of RC beams with prestressed NSM CFRP rods – Experimental and analytical investigation

The effectiveness of strengthening reinforced concrete (RC) beams with prestressed near-surface mounted (NSM) carbon fiber reinforced polymer (CFRP) rods was investigated. Four RC beams (254 mm deep by 152 mm wide by 3500 mm long) were tested under monotonic loading. One beam was kept un-strengthened as a control beam. One beam was strengthened with a non-prestressed NSM CFRP rod. Two beams were strengthened with prestressed NSM CFRP rods stressed to 40% and 60% of the rod’s ultimate strength. The test results showed that strengthening with non-prestressed NSM CFRP rod enhanced the flexural response of the beam compared to that of the control beam. A remarkable improvement in the response was obtained when the RC beams were strengthened with prestressed (40% and 60%) NSM CFRP rods. An increase up to 90% in the yield load and a 79% in the ultimate load compared to those of the control beam were obtained. An analytical model was developed using sectional analysis method to predict the flexural response of RC beams strengthened with prestressed NSM CFRP rods. The proposed model showed excellent agreement with the experimental results.     

预应力CFRP板加固混凝土梁研究综述

CFRP板加固混凝土梁是一种新型的加固方法,但该方法存在着CFRP板强度利用率不高、对梁正常使用性能改善不明显等问题。通过对CFRP板施加预应力,不仅可以充分利用CFRP板的强度,还能有效地改善加固梁的受力性能,进一步抑制梁的变形和裂缝的开展。目前国内外已有的研究主要包括预应力CFRP板锚具研究、预应力CFRP板加固混凝土梁试验研究、预应力CFRP板加固混凝土梁非线性有限元分析以及预应力CFRP板加固混凝土梁理论研究等4个方面。对国内外预应力CFRP板加固混凝土梁的最新研究成果进行了较为系统的综述与分析,并对将来的发展趋势进行了展望。