粘贴片材加固混凝土梁的锚固端应力参数分析

在粘贴片材加固的混凝土梁的锚固端应力计算公式的基础上 ,对集中荷载和均布荷载作用下的梁进行参数分析。计算结果表明 ,最大锚固剪应力和最大剥离正应力主要和加强片厚度、弹性模量、长度以及粘胶层的厚度与弹性模量有关。     

CFRP/GFRP混杂加固混凝土梁胶层界面应力有限元分析

建立了CFRP/GFRP混杂纤维布加固混凝土梁有限元模型,采用数值方法研究了不同HFRP弹性模量、不同胶层厚度、不同胶层弹性模量下胶层的剪应力、正应力和混凝土梁底面的第一主应力变化情况.通过对比分析,研究这些参数对CFPR/GFRP混杂纤维布加固工程结构界面粘结力学性能的影响,揭示了胶层剪应力、正应力和界面混凝土第一主应力对纤维布剥离破坏的影响.     

CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝基部剥离界面剪应力分析

CFRP的剥离是抗弯加固钢筋混凝土梁经常会出现一种早期破坏模式,这种破坏主要是由于裂缝基部附近的界面剪应力与正应力所造成.通过8根碳纤维板材抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,主要研究裂缝基部纤维片材发生剥离时的界面剪应力.研究结果表明:在跨中等弯矩区,受拉区垂直裂缝的发生,导致裂缝基部的CFRP与混凝土间产生界面剪应力而剥离,其剪应力分布类似于钢筋与混凝土之间的锚固黏结应力分布,且最大剪应力位置逐步向远离裂缝转移的过程大致与CFRP剥离过程相一致,剪应力最大值与纤维层数、混凝土强度有关.     

CFRP加固含疲劳裂纹钢板的有限元参数分析

CFRP加固含疲劳裂纹钢板可显著提高其疲劳寿命。采用有限元分析方法,详细研究了CFRP长度、宽度、厚度、弹性模量,胶层的剪切模量和厚度等各种参数对加固效果的影响。结果表明:提高CFRP的弹性模量、厚度,采用适当的胶层剪切模量、厚度,对提高加固效果显著。根据有限元计算结果,归纳得出应力强度因子幅的计算经验公式,该经验公式与有限元计算结果和试验结果符合较好,可用于计算CFRP加固含疲劳裂纹钢板疲劳寿命的计算。     

基于能量法的施加预应力阶段CFRP布加固组合梁变形计算

为了改善CFRP布加固组合梁的受力性能,使CFRP布的抗拉强度得到充分利用,使用预应力CFRP布是一种有效的加固方法.结合加固组合梁结构的受力特性,在变分理论的基础上,利用能量法建立了施加预应力阶段的CFRP布加固组合梁变形的计算公式,探讨了CFRP布弹性模量、胶结层剪切模量及胶结层厚度等因素对组合梁变形的影响.计算结...     

端部锚固CFRP板加固RC梁IC剥离过程非线性分析1

端部锚固预应力碳纤维增复合板(Carbon Fiber Reinforcement Polymer Laminate,简称CFRP板)加固钢筋混凝土结构目前最为常见的抗弯加固方式,为探讨端部锚固CFRP加固RC梁IC剥离过程的起始和演化,文章基于部分黏结作用复合梁理论,利用内聚力开裂模型模拟界面层的剥离过程,通过引入含残余强度的四线性黏结滑移本构模型模拟CFRP板与钢筋混凝土梁之间相对滑移带来的界面的变形协调和应力变形行为的非线性特征和软化特性,得到单一裂缝模式下中间裂缝剥离过程中相应的界面黏结剪应力,相对滑移量、CFRP板轴力分布以及加固构件整体荷载 跨中位移,荷载 跨中CFRP板应变的响应曲线,并与文献提供的试验数据进行对比。结果表明,理论计算结果与试验结果基本一致,可以反映端部锚固CFRP板加固混凝土梁的实际受力状态,为端部锚固CFRP板加固混凝土梁的受力分析和设计提供了理论参考。     

端部锚固CFRP板加固RC梁IC剥离过程非线性分析

端部锚固预应力碳纤维增复合板(Carbon Fiber Reinforcement Polymer Laminate,简称CFRP板)加固钢筋混凝土结构目前最为常见的抗弯加固方式,为探讨端部锚固CFRP加固RC梁IC剥离过程的起始和演化,文章基于部分黏结作用复合梁理论,利用内聚力开裂模型模拟界面层的剥离过程,通过引入含残余强度的四线性黏结滑移本构模型模拟CFRP板与钢筋混凝土梁之间相对滑移带来的界面的变形协调和应力变形行为的非线性特征和软化特性,得到单一裂缝模式下中间裂缝剥离过程中相应的界面黏结剪应力,相对滑移量、CFRP板轴力分布以及加固构件整体荷载-跨中位移,荷载-跨中CFRP板应变的响应曲线,并与文献提供的试验数据进行对比。结果表明,理论计算结果与试验结果基本一致,可以反映端部锚固CFRP板加固混凝土梁的实际受力状态,为端部锚固CFRP板加固混凝土梁的受力分析和设计提供了理论参考。     

预应力CFRP布加固组合梁反拱变形计算

为了改善CFRP布加固组合梁的受力性能,使CFRP布的抗拉强度得到充分利用,把预应力CFRP布应用于加固钢与混凝土组合梁是一种有效的加固方法。结合加固组合梁结构的受力特性,利用弹性理论,给出了施加预应力阶段的CFRP布加固组合梁变形的计算公式,探讨了CFRP布弹性模量、胶结层剪切模量及胶结层厚度等因素对组合梁变形的影响。计算结果表明:组合梁跨中变形最大,由组合梁跨中向CFRP布端部呈非线性减小,CFRP布端部达到最小值,趋近于零;组合梁的变形随CFRP布弹性模量和胶结层厚度的增大而减小,随胶结层剪切模量的增大而增大。施加预应力阶段CFRP布加固组合梁变形计算公式具有理论合理性,但是其适用性有待于试验进一步验证。     

CFRP加固钢—混凝土组合梁抗弯承载力的参数分析

应用理论计算公式,对影响抗弯承载力的CFRP片材厚度、弹性模量以及混凝土强度等参数进行了分析,结果表明,使用弹性模量高、厚度大的CFRP片材加固的组合梁,承载力提高更大;采用高混凝土强度的梁,其极限抗弯承载力提高效果更明显。     

CFRP布抗弯加固钢筋混凝土梁内锁锚固体系试验研究

为了充分利用CFRP材料高强的优势,抑制加固梁早期剥离破坏,本文提出一种附加锚固措施:内锁锚固系统,并进行了6根CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究,以验证这种内锁锚固系统对早期剥离破坏的抑制效果,同时研究控制参数对加固效果(破坏特征、承载力、刚度、裂缝开展等)的影响规律.试验结果表明:这种锚固方法能阻止CFRP...     

Thermal stress measurement in steel plate strengthened by CFRP and aluminum alloy plates

In steel members strengthened by carbon-fiber reinforced polymer (CFRP) plates, the thermal stresses are introduced in the steel members, the CFRP plates and the adhesive layers when temperature changes because the linear thermal expansion coefficients of steel and CFRP are mismatched. As so far, the authors proposed a technique to reduce the thermal stress in steel members strengthened by CFRP plates, which involves bonding aluminum alloy plates with CFRP plates. In the proposed method, the thermal stress in steel member can be reduced so that there are negligible levels of stress in steel member when the cross sectional areas of CFRP and aluminum plates are designed to correspond to the coefficient of thermal expansion of steel, even though the thermal stresses are introduced in the CFRP and aluminum plates. In this study, to confirm the maintaining the thermal stress reduction in steel member by proposed method, thermal stress measurement in steel plate strengthened by CFRP and aluminum plates was carried out about 21 months. In this research, the thermal stress introduced in the steel plate strengthened by CFRP plates was also measured. Furthermore, to assume the thermal shear and normal (peel) stresses in adhesive layers, FE analysis with plane stress element was employed. As the result, it was shown the thermal stresses in steel plate with CFRP plate were able to calculate by using composite theory and measured temperature. Furthermore, in steel plate strengthened by CFRP and aluminum plates, the thermal stress introduced in steel plate was negligible-small through the all-season. It was found the thermal stresses in steel plate with CFRP plates as well as CFRP and aluminum plates were also estimated by using composite theory and measured temperature. In the steel plate strengthened by CFRP and aluminum plates, the thermal shear and normal stresses in adhesive layer glued to steel plate become smaller than that in the conventional CFRP bonded specimen. However, the shear stress in adhesive layers between CFRP and aluminum plates in proposed method was higher than the thermal stress in adhesive layers between CFRP plates in conventional method.     

碳纤维增强混凝土结构的温度应力分析

利用有限元方法分析了碳纤维增强混凝土结构的温度应力 ,研究表明 ,当温度发生变化时 ,会在混凝土与碳纤维的界面上产生较大的剪应力 ,在碳纤维内部产生较大的正应力 ,有时温度应力可达到材料设计强度的 2 0 %以上。应力的大小主要与碳纤维弹性模量、热膨胀系数、碳纤维厚度和温差值等参数有关 ,因此 ,在加固设计时考虑温度应力作用是非常必要的     

碳纤维布加固混凝土梁的界面剪应力分析

基于弹性理论,放弃了平截面假定,并以碳纤维布加固混凝土梁的破坏形态为计算模型,通过界面分析建立了微分方程,推导了在集中力荷载作用下碳纤维布和混凝土梁之间的界面剪应力计算公式。该计算公式具有一定的通用性,通过改变特解的形式可适用于其它形式的荷载。对公式分析表明,界面剪应力在梁跨中部位附近较小,但在靠近锚固端部迅速增大并达到最大值,它不但与碳纤维布和混凝土的材料性质有关,而且还与碳纤维布的贴厚度、宽度、锚固端弯矩等因素有关。减小碳纤维的厚度和刚度或增加粘贴厚度,可以减小界面剪应力最大值。通过算例,计算了不同参数情况下界面剪应力的最大值,并与有限元法计算结果相比较,相对误差在18%以内,具有较好的计算精度。     

CFRP板加固高强混凝土梁试验研究

通过三点弯曲试验,并利用CCD相机及数字散斑分析技术研究了CFRP板裂缝扩展至破坏的全过程。结果表明:各因素对试件承载力的影响程度从大到小依次为CFRP板厚、加载速率、裂缝深度、混凝土强度;粘贴CFRP板的高强混凝土试件破坏是由混凝土剪切破坏引起的CFRP板粘贴胶层与混凝土之间的界面剥离破坏,其从裂缝开始扩展到完全破坏的时间明显长于未粘贴CFRP板的试件;黏结界面仍是外粘CFRP板加固高强混凝土构件的薄弱部位。     

基于三维细观分析方法的CFRP加固无腹筋混凝土梁剪切强度尺寸效应研究

以CFRP侧贴加固无腹筋钢筋混凝土悬臂梁为研究对象,从细观角度出发,考虑混凝土细观非均质性及CFRP-混凝土之间的相互作用,建立了单调加载下CFRP侧贴无腹筋钢筋混凝土悬臂梁三维细观尺度数值分析模型。通过仅改变CFRP条带的厚度来改变CFRP的配纤率,进而以CFRP的配纤率为主导参数,并且在之前试验工作的基础上,扩展模拟了尺寸和配纤率对梁的剪切破坏机理和失效模式的影响,研究了外贴CFRP加固钢筋混凝土悬臂梁剪切破坏尺寸效应行为。结果表明: CFRP侧贴加固无腹筋钢筋混凝土梁的名义剪切强度尺寸效应明显,CFRP布加固对小尺寸梁贡献最大,其有效性随着梁尺寸的增加而减小; 配纤率的增大提高了悬臂梁的名义抗剪强度,但同时也削弱了抗剪强度的尺寸效应; 当配纤率较大时,峰值剪切应力的增长趋势明显减缓,即层数过多时,加固效果不明显。     

外部粘贴碳纤维或钢板加固梁中粘结界面应力分析

钢筋混凝土梁可采用外贴碳纤维或钢板条于梁底的方法进行补强加固。但是 ,在板条与梁底间的粘结界面端部将产生较大的沿粘结面的剪应力和垂直粘结面的正应力 ,这些应力将有可能造成外贴板条端部锚固失效 ,从而 ,使梁因板条的材料强度得不到充分发挥而提前破坏。目前 ,已有的计算界面应力公式都是在弹性理论基础上假定应力沿胶层厚度为常量 ,并且 ,忽略了板条端部的应力奇异现象而得到的。为此 ,对该类加固梁的胶层应力分布 ,特别是板条端部的应力 ,采用LUSAS有限元分析程序进行了详细的计算研究 ,对影响胶层应力分布的主要因素也进行了分析研究     

碳纤维塑料筋锚杆界面粘结强度试验研究

研制开发了适用于碳纤维塑料(CFRP)筋锚杆的夹片式锚具.在此基础上,通过48个试件的拉拔试验,在国内首次对碳纤维塑料筋锚杆与多种粘结介质之间的界面粘结强度进行了研究.研究表明:碳纤维塑料筋锚杆具有较高的界面粘结强度;碳纤维塑料筋的直径对锚杆粘结强度的影响不明显;当滑移值为0.3~0.4 mm时,碳纤维塑料筋锚杆的粘结应力达到最大,相比之下,钢绞线锚杆的粘结应力最大值发生在滑移值为20 mm左右时.此研究结论为碳纤维塑料筋锚杆在岩土锚固工程中的应用提供了依据和参考.     

基于神经网络的碳纤维布与混凝土极限粘结强度分析

碳纤维布与混凝土的极限粘结强度问题属于高度非线性问题,难以建立精确的数学表达式进行分析。对基于拉出试验的极限粘结强度数据进行分析,建立了人工神经网络,对极限粘结强度进行仿真预测。神经网络的建立考虑了碳纤维布的厚度、宽度、粘结长度、弹性模量、抗拉强度和混凝土试块抗压强度、抗拉强度、宽度这8个参数,运用了118组试验数据对网络进行训练,对15组数据进行了预测分析。将神经网络计算结果同4种经验公式计算结果进行比较,其精度明显高于其他4种模型。结果表明,运用人工神经网络对碳纤维布与混凝土的极限粘结强度进行预测是可行的。