CFRP布对不同截面混凝土柱加固性能分析

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)布对不同截面混凝土柱的加固性能,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作了3组钢筋混凝土柱,第1组试件为方形截面柱,第2组试件为T形截面柱,第3组试件是在第2组试件的基础上,在翼缘与腹板转角处利用角钢对CFRP布进行锚固。通过对3组钢筋混凝土试件进行轴心受压试验,得到了试件极限荷载、轴向变形以及破坏形态等试验数据。采用有限元软件ABAQUS建立了一批CFRP布约束状态下的混凝土短柱,并对其力学性能进行了分析。根据试验数据及有限元分析结果,提出了CFRP条带约束状态下方形截面钢筋混凝土柱和角钢锚固CFRP条带约束状态下T形截面钢筋混凝土柱极限承载力的计算公式。结果表明：随着CFRP条带用量的增加,加固混凝土柱的承载力增大;当CFRP条带的用量相同时,极限承载力随条带净间距的减小而增大;使用角钢在T形截面柱的翼缘与腹板转角位置对CFRP条带锚固,可以更好地发挥出CFRP条带的抗拉强度,使混凝土柱的极限承载力有所提升。     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

碳纤维布条状约束不同损伤程度的混凝土柱受压性能分析

本文基于已有碳纤维(CFRP)布条状约束损伤混凝土柱(即混凝土柱首先产生不同程度的损伤之后持载进行CFRP布条状加固)的轴压试验结果,研究不同损伤程度和CFRP布条带(3道和5道)横向缠绕约束(加固量)对受压柱及CFRP布受力性能的影响。分析结果表明:相同损伤程度下,加固柱的极限承载力和延性随着CFRP布条状加固量的增加而增大;加固量相同时,其极限承载力和延性随着损伤程度的增大而降低;3道CFRP布条带(净间距125mm)加固的试件,以裸露区域混凝土压碎而破坏;5道CFRP布条带(净间距50mm)加固的试件,以条状CFRP布拉断而破坏;当损伤程度较小时,CFRP布强度均可得到充分利用;当损伤程度达到0.4后,CFRP布条状加固效果均明显减弱。     

预应力CFRP布加固负载混凝土柱轴心受压性能研究

为开展轴心压力作用下预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固负载圆形截面混凝土短柱力学性能研究,设计制作了11根圆形截面混凝土短柱,其中1根普通混凝土柱为对比柱,其余10根混凝土柱在负载与非负载2种情况下分别利用预应力CFRP布或非预应力CFRP布进行加固。通过轴心加载试验,获得了各试件极限荷载、轴向变形、材料应力变化等试验数据。基于试验数据分析了试件轴心压力作用下的力学性能。结果表明:与普通混凝土柱相比,利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱在二次受力过程中其屈服荷载有显著提高,且提高幅度与CFRP布预应力水平成正比,但极限承载力与CFRP布的预应力水平无关;利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱延性性能有显著提高。     

玻璃纤维布加固混凝土柱的轴心受压试验及有限元分析

通过7根玻璃纤维布加固混凝土柱和1根混凝土对比柱的轴心受压试验及有限元分析,探讨了玻璃纤维布加固混凝土柱的受压性能及其加固机理.分析表明,玻璃纤维布加固混凝土柱有斜剪破坏和轴压破坏两种破坏形态;加固后的混凝土柱能明显提高其极限承载力,且提高程度与纤维布加固层数、加固间距和构件截面形状有关,存在着使承载力提高最大的最优加固层数、最优加固间距和合理截面形状.对比试验和有限元分析说明,合理选择有限元分析模型,可以较好地预测玻璃纤维布加固混凝土柱的轴心受压性能.     

预应力CFRP布加固低强度混凝土方柱的力学性能

为了研究预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固低强度混凝土轴心受压柱的力学性能,按截面配筋率不同设计制作了3组12根混凝土方形截面柱,混凝土强度均为C20,每组包括3根利用预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根未加固的普通混凝土柱.通过对每组柱的静载试验,得到了试验柱极限承载力、轴向位移等试验数据,并利用有限元软件ANSYS建立了分析模型,对预应力CFRP布加固低强度混凝土柱进行了研究.结果表明:预应力CFRP布加固的混凝土柱在纵向受力钢筋屈服后,预应力CFRP布对混凝土的环向预压作用能够明显提高加固柱的极限承载力,且承载力提高幅度受截面配筋率及CFRP布张拉控制应力影响;对于配筋率较低的混凝土柱,利用预应力CFRP布加固后柱的承载力提高幅度随CFRP布预拉应力的提高而增大;同时能够明显提高混凝土的极限压应变,增大加固柱的轴向变形;采用预应力CFRP布加固技术能够使CFRP布较早地参与受力,充分发挥其高强度特性.     

CFRP条带加固方形截面混凝土柱力学性能研究

为开展碳纤维增强复合材料条带对轴心受压的方形截面钢筋混凝土柱的力学性能研究工作,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作5根方形截面钢筋混凝土短柱,并对5根钢筋混凝土短柱进行轴心受压试验,得到各试验柱的纵向钢筋屈服时刻的荷载、混凝土达到极限压应变时刻的极限荷载值等主要数据.基于试验实测数据,利用有限元分析软件ABAQUS建立了 26根CFRP条带约束情况下的方形截面混凝土短柱模型,并对其力学性能进行了分析.获取了各模型柱的轴向荷载-位移曲线、极限承载力等数据.对试验数据及有限元结果进行分析,分析结果表明:CFRP条带约束状态下方形截面混凝土柱的极限承载力主要与CFRP条带用量、CFRP条带间距有关,CFRP条带用量越大,加固柱承载力提高幅度越大,CFRP条带用量相同时,极限承载力随着CFRP条带间距的减小而增大.基于本文试验与模拟结果,提出了CFRP条带约束方形截面钢筋混凝土短柱的承载力计算公式.     

CFRP条带加固损伤混凝土柱受压性能试验研究

通过对12根采用两种加固率(CFRP加固率30%和50%)加固不同损伤程度的混凝土圆柱进行轴心受压试验,研究持载状态下CFRP布条带约束损伤混凝土柱受压性能,分析损伤程度、初始应力和加固量对混凝土柱的受力性能影响及试件破坏特征。试验及分析结果表明:相同损伤程度的试件,其抗压承载力和延性随CFRP布加固量的增加而增大;CFRP布加固量相同的试件,其极限承载力随着混凝土柱损伤程度的增大而降低,且当损伤程度高于0.6时(混凝土柱出现竖向微裂缝),极限承载力下降较快;CFRP加固率不低于50%时,才能有效地约束混凝土柱,提高其极限承载能力和延性。     

碳纤维增强复合材料粘贴方式和层数对新疆杨木短柱轴压影响的试验研究

通过粘贴碳纤维增强复合材料CFRP加固新疆杨木矩形截面短柱轴心抗压的试验研究,主要分析了CFRP的粘贴方式(满贴、间隔贴)和层数(1层、2层)对杨木柱的极限承载力、荷载-应变曲线、纵向变形、横向变形等力学性能指标的影响。结果表明:CFRP满贴和间隔贴加固能够显著改善新疆杨木柱的轴心受压性能,并且加固效果满贴方式优于间隔贴方式;随着粘贴层数的增加,两种粘贴方式下加固柱的承载力均呈现增大趋势;当两种粘贴方式层数相同时,木柱的横向变形都得到了有效的约束,约束效果基本一致;而间隔贴加固方式下木柱的纵向变形较大,这种影响随着层数的增加更为显著。     

预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土方形截面短柱轴压性能试验研究

为了研究预应力碳纤维复材(CFRP)布加固钢筋混凝土方形截面柱的轴心受压力学性能,设计4根钢筋混凝土方形截面柱进行轴心受压试验,包括1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根预应力CFRP布加固的钢筋混凝土柱。通过试验获得了各试件破坏形态、受压极限承载力、轴向位移和CFRP布的应力应变曲线等试验数据,分析不同应力水平的CFRP布对钢筋混凝土方形截面柱加固后力学性能的影响。结果表明:与未加固的普通钢筋混凝土柱相比,采用预应力CFRP布加固试件的轴心受压承载力和延性均有明显的提高,提高幅度随应力水平的提高而增大;而且对CFRP施加预应力能避免纤维布的应力滞后问题,更好地发挥纤维布的高强性能。     

CFRP筋增强混凝土轴心受压柱的试验研究

通过对5根CFRP筋混凝土矩形柱的轴心受压试验,研究这种新型混凝土柱的受力特点,重点分析CFRP纵筋的配筋率及CFRP箍筋间距对柱承载力的影响。试验结果表明:CFRP筋混凝土轴心受压柱首先发生混凝土压碎破坏,在混凝土被压碎之后如继续加载,则CFRP箍筋或纵筋可能发生破裂或破断。CFRP纵筋对其承载力提高有一定的贡献,但可利用的强度有限;CFRP箍筋间距较密时,对承载力有利,但当超过一定范围后,对承载力的影响可以忽略。     

纤维增强复合材料加固钢筋混凝土单向板受弯性能研究

通过纤维增强复合材料（FRP）布加固钢筋混凝土单向板的受弯性能试验,研究了FRP布种类、层数、宽度、粘贴方式和锚固措施等因素对加固效果的影响。结果表明：在板底粘贴CFRP布和高强GFRP布均可明显提高钢筋混凝土单向板的受弯承载力和纵筋屈服后刚度。当采用横向粘贴1层U形CFRP布条作为端部锚固措施时,所有加固单向板试件的破坏模式均为跨中弯曲裂缝引起的剥离破坏。当FRP布宽度和层数相同时,采用CFRP布加固效果优于高强GFRP布加固。与对比试件相比,FRP布加固钢筋混凝土单向板试件的位移延性略有降低。高强GFRP布加固钢筋混凝土单向板的位移延性优于CFRP布加固钢筋混凝土单向板。FRP布的粘贴方式对FRP加固钢筋混凝土单向板的位移延性也有影响,单层FRP布加固单向板试件的延性较好。通过对试验结果的分析,提出了FRP布加固钢筋混凝土单向板构件受弯破坏模式的判别方法,验证了已有文献和GB 50608-2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》中给出的跨中弯曲裂缝引起的FRP剥离应变计算公式对FRP布加固混凝土单向板的适用性,建立了FRP布加固钢筋混凝土单向板受弯承载力计算方法。     

碳纤维布加固钢筋混凝土短梁受弯试验及承载力计算

通过11根不同跨高比碳纤维（carbon fiber reinforced polymer, CFRP）布加固钢筋混凝土梁的受弯试验,研究了跨高比、纵筋配筋率和CFRP布层数对钢筋混凝土梁极限荷载的影响。结果表明：CFRP布加固钢筋混凝土梁的受弯破坏主要有CFRP布拉断和受压区混凝土压碎两种模式;随跨高比的减小,CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著增加;随纵筋配筋率和CFRP布层数的增加,CFRP布加固钢筋混凝土梁极限荷载显著提高。结合文中和已有文献的试验结果,提出了反映跨高比影响的CFRP布加固钢筋混凝土短梁受弯承载力计算方法,该方法既可用于CFRP布加固的钢筋混凝土短梁也可用于浅梁的受弯承载力计算。     

预制混凝土双T板加固方法试验研究

为研究预制混凝土双T板加固方法,分别对通过粘贴CFRP布及钢板加固的预制混凝土双T板进行力学性能试验研究。研究结果表明,未加固预制混凝土双T板对比试件均产生剪压斜裂缝;粘贴CFRP布加固试件的主要破坏模式为钢筋屈服,受拉区CFRP布断裂或剥离;粘贴钢板加固试件的主要破坏模式为受压区混凝土压碎及受拉区加固钢板屈服。加固后预制混凝土双T板试件跨中截面混凝土应变发展规律基本符合平截面假定。粘贴CFRP布加固试件峰值承载力提高约1. 48～1. 83倍,粘贴钢板加固试件峰值承载力提高约2. 17倍。     

碳纤维复材布加固轴压圆管柱静力试验和数值分析

采用"壳-弹簧-壳"的有限元模型对碳纤维复材(CFRP)布加固轴压圆管柱进行有限元分析,通过有限元模拟结果与CFRP加固轴压足尺圆钢管柱的试验结果的对比分析,验证了模型的有效性。对采用不同CFRP粘贴方式的轴压圆管柱的极限承载力的分析发现:纵向粘贴CFRP对轴压圆管柱的加固效果较好,而先纵后环的粘贴方式效果相对较差。采用正交设计法分析了CFRP层数、长细比和初弯曲三个关键参数对CFRP纵向粘贴加固的轴压圆管柱的极限承载力的影响。分析结果表明:影响效果从大到小依次为CFRP层数、长细比和初弯曲,且CFRP层数与轴压圆管柱的极限承载力近似呈正比例关系,而长细比和初弯曲与轴压圆管柱的极限承载力近似呈反比例关系。     

CFRP外贴加固混凝土梁斜截面力学性能及影响因素的试验研究

通过8根碳纤维布加固混凝土粱的抗剪试验,研究了碳纤维布加固方式、加同量、条带间距及粘贴层数对混凝土梁抗剪加固效果的影响.试验结果表明:外贴CFRP条带能有效提高试件的抗剪承载力,其破坏模式主要为CFRP布黏结失效破坏.承载力提高程度与加固方式、加固量、条带间距及枯贴层数密切相关.在受剪过程中,CFRP材料在混凝土梁裂缝发生之后开始发挥作用,而且CFRP条带的应变在斜截面上的分布不均匀.     

外贴碳纤维复材加固不锈钢方管短柱轴心受压试验研究

为研究CFRP布加固不锈钢方管短柱轴心受压稳定承载力,对外贴CFRP布后的不锈钢方管短柱进行了轴心受压试验。总共7组试件,其中,1组不粘贴CFRP布的初始试件,6组外贴CFRP布的加固试件,每组试件均制作2根。加固试件采用不同的粘贴方式,包括2层横向、2层纵向、1层横向和1层纵向组合、4层横向、2层横向2层纵向组合,以及1层横向1层纵向1层横向1层纵向组合的粘贴方式。试验结果表明:在轴心受压条件下,粘贴CFRP布后极限承载力均有提升。粘贴4层的效果明显优于粘贴2层,且2层横向2层纵向组合的粘贴方式加固效果最好;随着CFRP布层数增加,其变形能力和屈曲后强度提升幅度均有所降低;当CFRP层数达到4层时,试件并未出现屈曲后强度。最后,对纵向和横向组合粘贴CFRP布加固试件进行了理论计算,计算结果与试验结果基本吻合。     

碳纤维复材布加固拉挤型玻璃纤维复材方管混凝土短柱试验研究

为研究碳纤维复材(CFRP)布加固对拉挤型玻璃纤维复材GFRP管混凝土短柱力学性能的影响,开展以CFRP布加固层数和混凝土强度等级为设计参数的试验,得到了试件的破坏模式、极限承载力、荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。通过对CFRP加固层数、混凝土强度等级对拉挤型GFRP管混凝土短柱的极限承载力、延性以及刚度影响的分析,结果表明:CFRP布加固后拉挤型GFRP管混凝土短柱的承载力明显提升,当CFRP加固层数为3时的试件极限承载力平均提升116.93%,试件破坏模式也随着CFRP布的加固层数由脆性破坏向塑性破坏转变,试件破坏现象随CFRP布加固层数的增加由侧壁开裂破坏逐渐转向端部破坏,延性得到了一定的提高。保持拉挤型GFRP管壁厚t为5 mm,当拉挤型GFRP管的高宽比H/B为2.25,且宽厚比B/t为20时,管内混凝土强度等级为C30的试件整体变形能力最好,其极限承载力明显高于混凝土强度等级为C20和C40的试件的极限承载力。     

CFRP布加固钢筋混凝土短梁受弯性能试验研究

通过7根碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土短梁受弯试验,研究了混凝土强度、纵筋配筋率和纤维布层数对加固短梁受弯性能的影响。试验结果表明:随纵筋配筋率和纤维布层数增加,加固短梁的破坏逐渐向超筋梁特征发展;跨高比为4的短梁均较符合平截面假定;随纵筋配筋率的增加,相同加固量的短梁延性逐渐减小;随纵筋配筋率和纤维布层数的增加,加固短梁的极限荷载显著提高。     

碳纤维复材布加固不锈钢圆管短柱轴心受压试验研究

为研究碳纤维复材(CFRP)布加固不锈钢圆管短柱轴心受压性能,对外贴CFRP布加固不锈钢圆管短柱进行轴心受压试验。试验共制作了20根构件,4根未粘贴CFRP布的控制试件,8根环向外贴CFRP布的加固试件和8根正交(环向和纵向)外贴CFRP布加固试件。试件破坏形式主要分为两种:第一种是试件底部产生"象足式"屈曲破坏,第二种是外贴CFRP布加固(环向和纵向)后的试件在中间高度处产生向内局部屈曲变形;同时,在粘贴层数相同的情况下,环向粘贴效果优于正交粘贴效果;在相同的粘贴方式下,粘贴层数越多加固效果越好;纵向碳纤维布的存在反而会降低试件的极限承载能力,但可以略微提高试件的轴向刚度;并且在壁厚一定的情况下,直径越大的不锈钢圆管在CFRP布加固后增强效果越明显。