碳纤维布加固复合受力钢筋混凝土箱梁抗扭性能的非线性有限元分析

采用有限元方法对碳纤维布加固钢筋混凝土构件进行非线性分析,是对有限的试验研究的有效补充和进一步深入探讨。根据4根碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁的试验研究结果,建立了合理的三维有限元模型,对碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁在弯剪扭复合受力下的抗扭性能进行了非线性有限元分析。计算得到的扭矩-扭转角关系曲线、钢筋和碳纤维布的应变曲线以及界面粘接单元的恢复力曲线等与试验结果吻合较好,可以较好地模拟碳纤维布加固箱梁的受扭性能。进一步通过对7根数值梁的计算结果分析,提出碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁在复合受力下的剪扭相关性符合直线方程。     

碳纤维布加固混凝土构件温度应力研究

碳纤维布(CFRP)加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术,碳纤维布加固混凝土构件具有强度高、自重轻、不改变构件截面等优点。本文着重研究了碳纤维布加固混凝土构件的温度应力,并通过ANSYS对碳纤维加固混凝土构件温度应力进行了仿真分析。结果表明:在寒区及温差较大地区用碳纤维加固混凝土及钢筋混凝土构件时,应对温度应力予以重视。如果忽视温度应力的影响,在外荷载及温度次内力的共同作用下,会影响混凝土构件的安全性,甚至影响其使用寿命。     

预应力碳纤维布材加固混凝土梁受弯性能非线性分析

根据平截面变形假定,考虑材料的非线性性质,用分级加应变的方法计算预应力碳纤维布加固的混凝土梁的荷载—挠度关系,得到的5根预应力碳纤维加固混凝土梁和4根非预应力加固混凝土梁的荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好。并在此力学模型的基础上对预应力碳纤维布加固的受弯构件的二次受力性能进行了非线性分析,研究了碳纤维初始应变、截面高度、预应力大小对被加固梁受弯性能的影响。分析结果表明:预应力可有效发挥碳纤维高强性能,二次受力条件下预应力碳纤维布材的加固效果远好于非预应力碳纤维布材加固,可有效解决构件二次受力应力应变滞后问题。     

碳纤维布加固RC梁中粘结性能的非线性有限元分析

碳纤维布加固钢筋混凝土(RC)梁中,碳纤维布与梁底混凝土的剥离破坏使碳纤维布的强度不能得到充分发挥.分析碳纤维布与梁底混凝土的粘结应力,是研究碳纤维布加固剥离破坏承载力的基础问题.根据4根碳纤维布加固RC梁的试验研究结果,采用商业有限元程序MSC.Marc建立有限元模型,进行了非线性计算分析.通过分离总粘结应力中的局部粘结应力,得到粘结延伸长度范围内的锚固粘结应力分布,并结合试验数据对其分布规律进行了研究.根据分析和试验结果,引入了“有效锚固粘结长度”和“锚固粘结应力”的概念,给出了极限荷载下锚固粘结应力的计算建议.     

浅谈新材料碳纤维加固混凝土结构技术

碳纤维增强材料,简称碳纤维,是近十年来在发达国家新兴的一种加固混凝土结构的新材料,以其优异的性能在工程建筑领域的应用日益广泛.     

碳纤维复合材料补强混凝土界面温度应力分析

碳纤维片材的热膨胀系数与混凝土的热膨胀系数相差很大,因而,在环境温差作用下,补强碳纤维片材和混凝土界面处将产生界面温度应力.正确地分析界面温度应力,揭示界面温度应力的变化规律,对补强结构设计和安全评价具有重要意义.建立了碳纤维片材补强混凝土梁的界面温度应力定量计算公式,并通过实验测试验证了定量分析理论的合理性.研究结果表明:界面温度应力分布及大小与补强复合材料的刚度和作用温差有较大关系,与基底混凝土的刚度关系不大.     

碳纤维复合材料在结构加固中的应用

介绍了碳纤维材料的发展及其作为结构加固材料的优良性能,以及碳纤维布在建筑工程结构加固中的具体应用方法。并对预应力碳纤维加固技术加以简要说明。     

碳纤维织物补强加固混凝土结构研究（综述）

碳纤维织物补强加固混凝土结构技术是一种新兴的的科技含量较高的建筑物加固技术,得到了土木工程界及科研单位的广泛重视。天津大学土木工程系作为最早对这种加固技术进行系统研究的单位之一,近几年来已先后在碳纤维织物基本力学性能、碳纤维织物约束混凝土受压应力一应变全曲线、碳纤维织物补强加固钢筋混凝土梁正截面承载力,碳纤维织物补强加固钢筋混凝土柱（包括长柱和短柱）承载力和增强抗震性能等方面进行了大量的试验研究和     

碳纤维布加固混凝土梁弯曲性能的试验研究

通过对4根矩形截面钢筋混凝土梁的静力加载试验,研究了碳纤维布对抗弯加固梁的破坏形态、刚度变化、极限承载力、变形能力和裂缝开展情况的影响,分析了碳纤维布粘贴层数和加固梁是否欲裂对碳纤维加固效果的影响.结果表明:碳纤维布可明显增强加固梁的极限承载力,改变加固梁的破坏形态,改善延性,延缓裂缝的发展,提高加固梁的整体刚度;同时碳纤维布粘贴层数越多,加固梁的极限承载力越大,但其提高程度并不与粘贴层数成正比;加固预裂梁后其极限承载力明显提高,但其延性降低.最后,针对现有的规范及理论研究结果,提出了抗弯加固梁的极限承载力计算公式,理论计算结果与试验值符合较好,满足工程实际要求.     

浅谈碳纤维在混凝土结构加固中的应用

在土木工程中,由于各种原因,经常需要对已有建筑物进行维修、加固。实践证明,应用碳纤维材料对混凝土结构进行加固,是一种有较高技术含量的、全新的建筑结构加固方法。本文通过分析碳纤维在混凝土结构加固中的技术特点及设计原则,针对粘贴碳纤维加固施工工艺进行探讨,并对工程性能进行评价。     

子模型法在超大跨悬索桥钢箱梁应力分析中的应用

以国内第一大跨桥梁——润扬长江公路大桥南汊悬索桥为背景,在对大桥整体结构进行非线性有限元分析的基础上,运用子模型法计算了该桥扁平钢箱梁各关键部位的应力。与实测数据的对比表明:子模型法计算结果准确可靠,能够较真实的反映大桥钢箱梁在各种工况下的受力状态,是分析超大跨悬索桥钢箱梁应力水平及其分布的有效方法。最后分析了该桥钢箱梁的受力特点,为同类流线形扁平钢箱梁的应力分析和设计提供参考依据。     

碳纤维布约束混凝土柱的非线性分析

用分级加曲率、逐步数值积分的方法计算缠绕碳纤维布(CFS)的混凝土柱的截面弯矩—曲率(M-f)关系曲线及其在轴压力和水平力共同作用下的水平力-柱顶位移(P-δ)曲线;编制了CFS约束混凝土柱在轴压力和水平力共同作用下的非线性全过程分析程序。电算得到的8根CFS约束混凝土柱和1根普通混凝土柱的P-δ曲线与试验结果吻合较好。通过非线性分析,研究了CFS约束程度、轴压比对CFS约束混凝土柱屈服后变形能力的影响,分析结果与试验结果在概念上一致。     

预应力FRP加固RC梁界面疲劳裂纹扩展行为研究

以预应力纤维增强复合材料（FRP）片材加固钢筋混凝土（RC）梁为研究对象,探讨了该类加固梁中FRP与混凝土之间界面疲劳裂纹的扩展规律。基于界面裂纹尖端的力学分析模型,理论推导了三点弯曲加固梁的界面裂纹应力强度因子（SIF）的计算公式,分析了FRP预应力水平对SIF的影响,并结合加固梁的界面裂纹扩展实验,提出了该类加固梁...     

考虑钢筋锈蚀的复合受扭混凝土箱梁时变承载力研究

对考虑钢筋锈蚀的复合受扭钢筋混凝土箱梁时变承载力进行研究。针对复合受扭混凝土箱梁中混凝土开裂面与钢筋斜交的情况,推导了综合考虑钢筋混凝土粘结滑移效应及正交配筋效应的钢筋修正本构模型。引入钢筋和混凝土材料的时变劣化模型,结合复合受扭钢筋混凝土箱梁的修正板-桁架模型,编制了复合受扭钢筋混凝土箱梁时变承载力的计算程序。与纯扭锈蚀构件和复合受扭构件的试验对比,验证了所提出钢筋修正本构模型的适用性较好。算例结果表明：在假定的一般大气环境和受力条件下,考虑钢筋锈蚀的复合受扭钢筋混凝土箱梁构件100年后抗扭强度降低约15%。     

吊车梁在集中扭矩作用下腹板弯曲应力的分析

工字形钢吊车染在集中扭矩作用下的腹板弯曲应力是一个影响腹板强度的重要因素。轨道及横问加劲肋的抗弯刚度等因素对这一应力有很大影响,这些因素在以住的计算方法中未予考虑。本文考虑了这些因素,用谐分析探讨了这一应力的计算方法,并导出了简化实用计算公式。计算结果与已知的多根梁的试验结果作了比较。     

润扬大桥北汊斜拉桥钢箱梁的局部应力测试与分析研究

在大跨斜拉桥扁平钢箱梁应力计算的误差分析基础上,提出了扁平钢箱梁局部应力分析的两体系计算方法。根据扁平钢箱梁的构造特点分别建立整体结构尺度模型和局部构件尺度模型并采用子模型法进行跨尺度模型的衔接。以润扬斜拉桥的扁平钢箱梁为例,计算了车轮荷载作用下的钢箱梁局部应力响应,并与润扬斜拉桥成桥静载试验结果进行了比较,验证了该方法的有效性,并在此基础上系统地总结了大跨斜拉桥扁平钢箱梁在车辆载荷作用下的工作行为与受力性能。     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的破坏曲率增大系数分析

编制了碳纤维布加固钢筋混凝土柱的截面弯矩-曲率关系全过程分析程序,通过对多种工况下碳纤维布加固钢筋混凝土柱的破坏曲率进行大量计算分析,较全面地探讨了截面尺寸、轴压比、碳纤维布配箍特征值、箍筋配箍特征值、纵筋配筋率、混凝土强度等参数对碳纤维布加固钢筋混凝土柱破坏曲率增大系数的影响,在此基础上给出了该增大系数的回归计算公式。研究结果表明,该增大系数随着碳纤维布配箍特征值的增大而增大,且变化最为显著;此外,大多数情况下该增大系数还随构件截面尺寸或箍筋配箍特征值的增大而减小。给出的增大系数回归计算公式较好地反映了该系数随各主要参数的变化趋势。     

单箱多室波形钢腹板组合箱梁的腹板剪应力分析

为研究单箱多室波形钢腹板组合箱梁的腹板受力特性,建立了单箱双室和单箱三室波形钢腹板组合梁的有限元模型,并与模型试验结果进行了对比验证。通过有限元分析得到了不同类型的横向对称和偏心荷载作用下各波形钢腹板剪应变的结果,并对单箱多室波形钢腹板组合箱梁各腹板剪应力分布的不均匀现象的特点和原因进行研究。结果表明：集中荷载和均布线荷载的横向作用位置不同时,单箱多室波形钢腹板组合箱梁各腹板的剪应力差异显著,对称荷载作用下的单个腹板实际剪应力与横截面所有腹板平均剪应力的比值可达2.0以上,偏心荷载作用下则超过4.5,设计计算时须考虑各腹板剪应力的不均匀分布;均布面荷载作用下各腹板的剪应力可近似按均匀分布计算。根据腹板剪应力特点,提出单箱多室波形钢腹板组合箱梁的钢腹板剪应力计算应包括弯曲剪应力、扭转剪应力以及局部畸变产生的剪应力。     

CFRP加固混凝土梁各受力阶段的剥离机理

粘贴碳纤维片加固混凝土梁的试验数据和破坏模式表明,在锚固措施可靠的情况下,界面粘贴失效或基面混凝土剥离是加固混凝土梁的主要早期破坏形态。为研究混凝土梁不同受力阶段对界面粘结失效或混凝土剥离的影响程度,针对实际加固工程中常见的混凝土梁损伤状况并结合室内试验结果,分别研究了粘贴碳纤维片加固完整梁及不同开裂程度梁在不同受力阶段中的界面应力分布与剥离机理,指出了加固梁的开裂或裂缝扩展是导致界面或粘贴基面混凝土剥离的主要原因。最后,结合实际混凝土梁的损伤特点,提出了加固设计施工过程中的注意事项及应采取的技术措施。