预应力碳纤维板加固混凝土梁的粘结锚固性能试验研究

对预应力碳纤维板材加固混凝土梁构件的应用做了初步的研究,提出了应用预应力碳纤维板材加固梁构件的试验施工工艺;对施加预应力后的碳纤维板与混凝土结构结合面间的粘结锚固的可靠性和通过粘结锚固能施加到混凝土结构上的有效预应力进行了试验研究。试验研究结果表明,在研究并采用了一种简单适用的新型粘结锚固措施后,碳纤维板张拉力能有效地通过粘结和锚固将预应力加到混凝土结构上,能施加的有效预应力为张拉力的65%~80%,试验结果可为工程应用提供有益的参考。     

预应力碳纤维板加固钢结构预应力损失研究

预应力碳纤维板加固钢结构是具有明显加固效果和广阔应用前景的加固技术,碳纤维板在张拉及使用阶段的预应力损失研究是预应力加固技术的一个重要课题。在分析总结现有预应力碳纤维张拉设备及施工工艺的基础上,借鉴预应力混凝土结构预应力损失的分析方法进行分项计算,并提出各项预应力损失的计算方法。利用自主研发的一套碳纤维板张拉及锚固装置对3根钢梁进行加固试验,试验结果表明,提出的计算方法可行。建议预应力碳纤维板加固钢结构的预应力损失估算值取为张拉控制值的15%。     

微曲张拉碳纤维板加固钢筋混凝土梁工艺研究

针对预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的力学效能要求,提出了微曲张拉碳纤维板的新工艺,其关键技术是在加固构件和碳纤维板之间设置微矢高曲线型混凝土垫板作为结合体,以改善碳纤维板与加固构件之间的接触状态,提高预应力效率,增强构件的整体耐久性能。介绍了微曲混凝土垫板的设计方案、碳纤维板张拉锚固装置的构造以及微曲张拉碳纤维板加固钢筋混凝土梁的工艺实施方法。按照所述的新工艺进行钢筋混凝土梁加固,可有效地发挥碳纤维板的材料强度,使预应力沿加固构件底部均匀分布,并对碳纤维板实施长期的保护。     

预应力碳纤维板变黏结技术加固混凝土梁试验研究

采用自主研制的一套预应力碳纤维板锚固和张拉机械装置,在3根长5.6 m的混凝土梁上使用该加固系统对碳纤维板做了张拉和锚固,进行了变黏结预应力碳纤维板加固混凝土受弯构件的试验研究,对比分析了在碳纤维板和混凝土受弯构件之间使用有机胶黏结、不使用有机胶黏结和利用电加热装置使得前期有黏结而后期无黏结对混凝土受弯构件裂缝、承载力的影响情况。试验结果表明:变黏结预应力同时具有无黏结和有黏结预应力的特点。     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的受弯性能

为研究预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的受弯性能,进行3根碳纤维板加固钢筋混凝土梁和1根对比梁的试验研究。研究预应力以及梁底锚固方式对混凝土梁的受弯承载力、刚度、裂缝发展情况、碳纤维板利用率的影响。试验结果表明:预应力碳纤维板加固可明显提高试件的受弯承载力,提高碳纤维板的利用率,减小裂缝宽度,其延性有所下降,在加固构件设计时需特别关注;两种锚固方式均满足正常使用要求,综合考虑无需开槽的MJ-2锚具适用性更强。     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁预应力损失试验研究

通过25根预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁试验研究,分析了预应力加固梁制作各工序的预应力损失。试验结果表明:当预应力水平分别为20%和30%时,预应力碳纤维板加固梁的平均预应力损失(相对于初始预应力)分别为14.38%和15.36%。对碳纤维板采取超张拉和二次超张拉技术,可以有效减小预应力损失。基于国内外混凝土结构设计规范的预应力损失计算方法,将预应力损失分为三部分:碳纤维板和锚具间的滑移引起的预应力损失、混凝土弹性压缩变形引起的预应力损失和碳纤维板应力松弛造成的预应力损失。在试验基础上,提出了三部分预应力损失的计算表达式,为预应力碳纤维板的加固设计提供参考。     

侧贴预应力碳纤维板加固混凝土梁受弯承载力计算方法研究

为了获得侧面粘贴预应力碳纤维板加固混凝土梁正截面承载力的计算式,提出加固梁的破坏分为混凝土压碎和碳纤维板拉断两种模式以及相应的判别方法。分析两种破坏模式下的截面极限状态,并考虑侧面粘贴对碳纤维板加固面积的折减,提出了相应的受弯承载力计算方法。为了验证提出的计算式的正确性,在自主研发碳纤维板张拉及锚固设备的基础上完成4根预应力碳纤维板侧面加固混凝土梁试验,试验梁的破坏模式与试件设计目标相符。用所提出的计算式计算试件的受弯承载力,与试验结果相比,二者吻合较好。最后,提出侧贴预应力碳纤维板加固混凝土梁实用设计方法,可应用于实际工程的加固设计,尤其是当构件底面有管道等障碍物时。     

预应力碳板张拉端锚固支座的有限元分析及试验

随着新型加固技术的兴起和发展,预应力碳纤维板加固技术已经得到了越来越广泛的应用。在加固系统中,锚固支座是其中的重要组成部分,其优良特性将直接影响到预应力的效果和结构的安全性。针对预应力碳纤维板锚固体系,提出了一种适用于该体系的预应力碳板张拉端锚固支座,分析锚固支座的承载机理,同时利用有限元分析软件ANSYS进行有限元分析。分析结果显示,该锚固支座能较好地满足预应力碳纤维板加固技术的要求。通过对锚固支座组装件进行荷载传递试验,结果表明,锚固支座具有较好的锚固性能。     

预应力碳纤维板锚具试验研究

目前,纤维材料已广泛应用于工程结构加固中.采用预应力碳纤维板加固受弯构件,可以充分发挥碳纤维板材料的强度,提高结构的正常使用性能和极限承载能力.合理可靠的碳纤维板锚具的开发,是预应力碳纤维板加固技术工程应用的前提.对6种不同类型共计18个碳纤维板锚具组装件进行了锚固试验.通过分析试验结果,得出碳纤维板锚固失效的机理和影响碳纤维板锚具性能的因素.成功研制出两种黏结夹持式碳纤维板锚具.     

钢梁预应力碳纤维板新型张拉锚具的设计和数值分析

基于现有纤维复合材料加固技术,对目前预应力碳纤维板锚具的技术特点和适用性予以分析。通过概念设计,提出了一套针对钢梁及钢-混凝土组合梁加固的预应力碳纤维板张拉-锚固装置的整体结构及工作原理,通过详细设计计算,研究锚固体系各个部件的构造和功能。结合三维实体模型和有限元数值分析,给出了锚具的空间应力和变形情况,检验锚具在碳纤维板张拉至破坏下的强度和稳定性。最后对该套锚固体系的优点和张拉工艺作了阐述。     

碳纤维布-聚合物砂浆复合加固预应力空心板受力性能试验研究

对9块预应力混凝土空心板分别进行了加固研究,其中2块作为未加固的对比板,4块作为单独碳纤维布加固预应力混凝土板,1块采用聚合物砂浆叠合加固预应力混凝土板,2块作为碳纤维布-聚合物砂浆复合加固预应力混凝土板。通过试验研究,研究了各种不同加固方式加固后预应力混凝土板的受力性能以及破坏形态,给出了碳纤维布-聚合物砂浆复合加固预应力混凝土空心板极限承载能力的计算方法以及计算公式,找出了其限制条件。     

有粘结预应力CFRP板加固混凝土梁预应力损失研究

针对目前预应力CFRP板锚具系统锚固可靠性差、加固工艺复杂、预应力损失大等问题,采用自主研发的两套锚固张拉系统对6根混凝土梁进行有粘结预应力碳纤维板张拉试验。研究锚具种类、锚固方式和预应力水平对试件加固过程中预应力损失的影响。试验结果表明:锚具1比锚具2预应力总损失率小;随着预应力水平的提高预应力总损失率增大;同不开槽的锚具相比,开槽嵌入式锚具预应力总损失率较小。总结得知预应力损失主要为两种:锚具变形及CFRP板与锚具之间滑移引起的预应力损失、碳纤维板应力松弛引起的预应力损失。     

STUDY ON PRESTRESS LOSS OF CONCRETE STRUCTURE STRENGTHENED WITH PRESTRESSED CFRP PLATES

碳纤维板在张拉及使用阶段的预应力损失分析是预应力碳纤维板加固技术的关键问题之一。在分析总结现有预应力碳纤维加固工艺的基础上,借鉴GB 50010—2012《混凝土结构设计规范》,对预应力碳纤维板加固混凝土结构产生的预应力损失分项进行计算,并给出各项预应力损失的计算方法。在试验研究的基础上,建议预应力碳纤维板加固混凝土结构的预应力损失估算值取为张拉控制应力的10%～15%。     

预应力碳纤维板加固混凝土结构预应力损失研究

碳纤维板在张拉及使用阶段的预应力损失分析是预应力碳纤维板加固技术的关键问题之一。在分析总结现有预应力碳纤维加固工艺的基础上,借鉴GB 50010—2012《混凝土结构设计规范》,对预应力碳纤维板加固混凝土结构产生的预应力损失分项进行计算,并给出各项预应力损失的计算方法。在试验研究的基础上,建议预应力碳纤维板加固混凝土结构的预应力损失估算值取为张拉控制应力的10%～15%。     

碳纤维布加固预应力空心板承载力与延性试验分析

本文通过7块足尺寸预应力混凝土空心板粘贴碳纤维布后,在均布荷载作用下的试验,进行了抗弯承载力和位移延性的研究。提出了碳纤维布加固预应力混凝土空心板延性的概念和计算方法,分析了碳纤维布不同粘贴方式、不同粘贴量对承载力和延性的影响,可以得出如下结论:碳纤维布加固预应力混凝土空心板可有效提高承载力,提高程度达48%~109%;粘贴碳纤维布后预应力混凝土空心板在预应力钢筋屈服后,其跨中挠度增长显著,显示出较好的延性。     

预应力碳纤维板锚固装置的优化研究

为了解决现有预应力碳纤维板加固技术施工费时费力,且对原有构件造成破坏等一系列问题。在现有预应力碳纤维板锚固技术研究的基础上,研发了一套新的预应力碳纤维板锚固装置,并对新锚固装置的设计及施工工艺进行分析。分析结果显示,所研发的预应力碳纤维板锚固装置及其施工方法能较好地满足碳纤维板的施工要求,结构简单易行,减少对原有构件造成的破坏,且增大可调范围,充分表明新装置性能相对现有装置有较大提升。     

夹片式碳纤维板锚具的有限元分析与试验

借鉴预应力钢绞线锚固体系提出了一套用于加固混凝土结构的夹片式碳纤维板锚具,对该型夹片式锚具的锚固过程和锚固机理进行分析,同时利用ANSYS软件进行有限元分析。分析结果显示,该型夹片式锚具能较好地满足锚固碳纤维板的受力要求,通过该型夹片式碳纤维板锚具组装件进行静载拉力试验,试验结果表明该型锚具具有较好的锚固夹持性能。     

CFRP与钢板复合加固混凝土梁斜截面试验研究

通过14根被加固钢筋混凝土梁的斜截面承载力试验，研究了碳纤维布和钢板以及两者复合加固后混凝土梁的破坏特征、受力性能和破坏机理，并对不同加固方法、剪跨比、加固片材的名义“配箍率”及粘贴锚固方式下的斜截面加固效果进行了分析。试验结果表明，碳纤维布与钢板复合加固可以大大提高混凝土梁的抗剪承载力，并使得梁的整体刚度和变形能力也得到提高；相对于碳纤维布加固，复合加固增大了梁破坏时碳纤维布的利用率；梁的剪跨比越大，其复合加固后承载力提高越明显，延性越好；对于粘贴锚固方式，U型锚固比两侧面粘贴加固效果好，45°粘贴比90°粘贴加固效果好；提高碳纤维布以及钢板的名义“配箍率”可以提高被加固梁的抗剪承载力。研究成果可为实际工程应用提供参考。     

外贴CFRP板加固锈蚀钢板疲劳性能试验研究

为研究外贴CFRP板对锈蚀钢板疲劳性能的影响,开展16个CFRP板加固锈蚀钢板试件的疲劳拉伸试验,研究锈蚀程度、CFRP刚度、CFRP预应力度、端部锚固及疲劳应力幅对CFRP板加固锈蚀钢板疲劳破坏模式、疲劳寿命及裂纹扩展规律的影响。研究结果表明,外贴CFRP板可以显著提升锈蚀钢板疲劳寿命,对质量损失率为9.38%、13.39%、16.61%及21.24%的锈蚀钢板,端部锚固条件下双面粘贴CFRP板加固试件疲劳寿命相对于未加固试件分别提高了18.4倍、9.3倍、8.9倍及11.4倍;加固方式对疲劳加固效果影响显著,端部锚固可以有效延缓黏结界面失效,增大CFRP板加固刚度或采用预应力加固均可显著降低裂纹扩展速率。     

预应力碳纤维板锚固钢筋混凝土梁抗弯试验研究

对3根梁进行了试验,一根为对比梁,一根为普通碳纤维板加固,一根为预应力碳纤维板加固,研究了碳纤维板对钢筋混凝土梁的加固效果。同时设计了一套较为可靠的张拉锚固设备,制定了一套较完整的张拉工艺。通过梁抗弯试验,对应变、挠度、承载力进行了研究。试验证明,加固梁的开裂荷载均有提高,但提高不明显,极限荷载提高幅度较大,且预应力碳纤维板加固梁较普通碳纤维板加固提高更多;在增加梁的刚度、降低延性发展方面,预应力碳纤维板加固效果更好;试验过程中碳纤维板未出现滑移,锚固效果良好,有效地延缓了碳纤维板的剥离破坏。