预应力高强钢丝绳抗弯加固钢筋混凝土梁的理论分析

预应力高强钢丝绳加固是一种新型高效加固方法(简称P-SWR加固技术)。首先对试验用钢丝绳抗拉强度、拉伸极限应变和松弛等力学性能进行试验研究;然后给出预应力高强钢丝绳加固后混凝土梁开裂荷载、最大承载力计算方法;结合预应力高强钢丝绳加固混凝土梁的荷载-挠度关系曲线,分析了预应力度、配筋率、钢丝绳与混凝土黏结性能等各种参数对P-SWR加固梁截面短期刚度的影响,提出了相应的计算公式;基于高强钢丝绳抗弯加固对混凝土梁裂缝平均间距和钢筋应力影响的分析,建议了计算P-SWR加固后混凝土梁最大裂缝宽度的修正规范方法、名义拉应力方法和实用简化方法。建议的各计算方法简单,与相应试验值的比较表明具有较高的精度,可用于P-SWR抗弯加固混凝土结构的理论分析和简化设计。     

预应力高强钢丝绳抗弯加固钢筋混凝土梁的试验研究

提出一种预应力高强钢丝绳抗弯加固混凝土结构的新方法(简称P-SWR加固技术)。介绍这种新技术的提出思想及实现工艺,对预应力高强钢丝绳抗弯加固混凝土梁进行试验研究,重点讨论直接加载、先损伤后加载、钢丝绳层数、钢丝绳与混凝土黏结性能、锚固方式等参数对加固性能的影响,并与粘贴CFRP和钢板加固混凝土梁性能作了比较。试验结果表明,预应力高强钢丝绳加固能同时显著提高混凝土梁的开裂荷载、截面刚度、屈服荷载、最大承载力,加固后的梁发生钢筋屈服、受压区混凝土压坏、钢丝绳断裂的延性破坏,能有效限制混凝土裂缝宽度,钢丝绳能达到极限拉伸应变而充分发挥作用。P-SWR加固技术可较好地解决现有加固方法中的诸多缺点,是一种高效主动式的加固技术。另外,该技术还具有易施工、耐火、耐老化、成本低等优点,值得在实际工程中大力推广应用。     

某厂房混凝土鱼腹式梁的加固

文章介绍了预应力高强钢丝绳抗弯加固鱼腹式混凝土梁的工程实例.并与常用加固方法作了比较分析,实践证明预应力高强钢丝绳加固技术有突出优点.     

预应力高强不锈钢绞线网-高性能砂浆抗弯加固试验研究

在以往试验研究的基础上,对钢绞线施加预应力,以研究预应力高强不锈钢绞线网-高性能砂浆加固技术对RC梁的适用性。对5根预应力高强不锈钢绞线网-高性能砂浆加固的钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了抗弯试验研究,试验结果表明,采用预应力措施有效地提高了梁的抗弯承载力和刚度,较好地约束了裂缝的发展。同时提出利用该种加固方法进行抗弯加固的承载力设计计算公式。计算结果与试验结果吻合较好。另外,还就高强不锈钢绞线网的预应力张拉、预应力损失等进行试验研究,提出完整的预应力高强不锈钢绞线网加固受弯构件的施工工艺,并给出采用不同张拉方法时预应力有效值系数的取值,使得该种加固方法能够更好地应用于实际工程中。     

预应力CFRP布加固T形RC梁正截面承载力分析与计算

采用碳纤维布施加预应力后加固混凝土梁,可以充分发挥碳纤维材料的高强度特点,显著减小梁的裂缝和挠度,提高加固效率。对预应力CFRP布加固钢筋混凝土T形梁的各种破坏模式、界限和理论计算进行了较系统的分析和总结,并给出了判别破坏模式的方法和计算预应力碳纤维布加固混凝土T形梁正截面的计算公式,计算出的结果与试验结果较吻合。     

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度

利用外加电流加速锈蚀法获得锈蚀钢筋混凝土梁,对其粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验,并对加固试验梁建立有限元模型,研究其在静力荷载作用下的抗弯刚度和变形能力。结果表明,随钢筋锈蚀率增大,碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度发生退化,极限变形能力逐渐削弱。粘贴纵向碳纤维布在一定程度上能够提高锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度,设置横向U形箍则能有效提高加固体系的整体工作性能。在试验及分析结果基础上,按照传统钢筋混凝土梁截面抗弯刚度解析分析方法的思路,引入钢筋应变综合系数来考虑锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能退化对梁抗弯刚度的影响,并根据试验梁和钢筋不同锈蚀程度有限元模型梁的计算刚度进行反推计算,建立了钢筋应变综合系数的计算公式,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。与试验结果及有限元模拟分析结果的比较表明,所提计算方法具有较高的精度。     

预应力高强钢绞线网加固钢筋混凝土板的试验研究

采用新型张拉锚固系统对钢绞线网施加预应力,研究预应力水平值对板加固效果的影响规律。对3块不同预应力水平加固板、1块非预应力加固板和1块对比板进行抗弯试验研究。试验结果表明:较对比板,预应力加固板的承载力、截面刚度大幅度提高,裂缝宽度明显减小;较非预应力加固板,其开裂荷载显著提高,屈服荷载、极限荷载、截面刚度均有提高,裂缝宽度减小;随预应力水平的提高,加固效果、钢绞线强度的利用率明显提高。对钢绞线的预应力损失进行分析,提出预应力加固板承载力的计算公式,计算结果与试验值吻合良好,可作为预应力钢绞线抗弯加固混凝土板理论分析和设计的参考。预应力高强钢绞线加固技术解决了非预应力加固方法钢绞线应变滞后、发生剥离破坏、高强度利用率低等缺点,是一种主动高效的加固技术,具有较高的推广应用价值。     

预应力加固法在土木工程中的研究应用

对各种预应力加固法的研究及其应用进行了描述,包括预应力纤维复合材料片材、筋材、布材加固法及预应力拉杆加固法、预应力高强钢丝绳加固法、预应力钢绞线加固法、内嵌预应力螺旋肋钢丝加固法,这些加固方法能显著的改善原结构的受力,有效延迟裂缝的开展,限制裂缝的宽度,提高结构的承载力,增大结构的抗变形能力。     

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.     

预应力碳纤维复合板加固钢筋混凝土梁的抗弯响应预测

现有的试验研究显示,碳纤维复合材料用量不同时,采用预应力碳纤维复合板加固钢筋混凝土梁可能出现3种弯曲破坏模式(包括受压破坏、受拉破坏、剥离破坏)。基于应变和力平衡的协调性,提出理论公式对3种破坏模式下的名义抗弯强度进行预测。当出现剥离破坏时,提出预应力碳纤维复合板中的受拉应变的极限。此外,考虑预应力碳纤维复合板的作用,提出开裂弯矩、裂缝宽度和加强梁的挠度计算方法。对5根采用预应力碳纤维复合板加固的钢筋混凝土梁进行试验,并通过非线性有限元分析验证所提出的理论公式。同时,预测值与其他研究者的试验结果也进行了比较。     

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆抗弯加固的试验研究

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆加固法是一种新型加固工艺,它具有耐火、耐腐蚀、耐老化的优点。本文对6根 用该工艺加固的钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了受弯性能试验研究。试验结果表明,该加固措施有效地提高了梁的受 弯承载力和刚度,较好地约束了裂缝的发展,具有良好的加固效果。在试验研究的基础上,本文给出了利用这种方法进行 加固的受弯承载力及刚度的设计计算公式,编制了计算机程序进行了理论分析,并给出了最大弯曲裂缝宽度的计算方 法。理论计算结果与试验结果吻合较好,可以满足实际工程设计的需要。     

薄壁U形钢板加固受火后钢筋混凝土梁受力性能研究

采用外套薄壁U形钢板、内灌无收缩灌浆料加固受火后钢筋混凝土梁,该加固技术能有效避免灌浆材料脱落,具有长效的加固功能。为验证该加固方法的有效性,进行了14根混凝土梁的静载试验,研究了U形钢板厚度和受火时间对加固RC梁受弯性能的影响,以及U形钢板厚度和剪跨比对加固RC梁受剪性能的影响。借鉴常温下组合梁承载力的计算方法,给出了薄壁U形钢板加固受火后RC梁受弯和受剪承载力的计算公式。结果表明：受火1.0、1.5h后混凝土梁的受弯承载力分别降低了9.4%、10.4%,剪跨比为1.74、2.58的混凝土梁受火1.5h后受剪承载力分别降低了19.5%、10.6%。薄壁U形钢板加固受火后RC梁的受弯、受剪承载力相比未受火RC梁分别提高了127.4%~151.7%、21.3%~56.7%。在薄壁U形钢板内侧和上翼缘焊接角钢形成的内隔环能保证薄壁U形钢板和混凝土共同工作,加固后试件可作为完全剪切连接的组合梁。加固试件发生受弯破坏时内隔环承受的纵向剪力较大,而发生受剪破坏时内隔环承受的纵向剪力较小。     

内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁受弯性能试验研究

采用内嵌预应力加固法张拉系统,提出开槽、加固和张拉螺旋肋钢丝、填胶的施工工艺,并在此基础上,进行了10个内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁试件的试验研究。结果表明,采用内嵌预应力螺旋肋钢丝加固法,能够较好地改善被加固钢筋混凝土梁的整体工作性能,大幅度提高其开裂荷载,对屈服荷载和极限荷载也有明显的改善。随加固量及预应力水平不同被加固梁开裂荷载提高幅度为72.6%~321.26%,屈服荷载提高幅度为6.19%~99.09%,极限荷载提高幅度为46.04%~135.27%,加固效果明显。该加固方法能够有效改善加固梁的延性和安全性能,梁试件刚度提高明显,对裂缝的产生和发展都有约束作用,具有良好的加固效果,同时螺旋肋钢丝的高强性能也得到了充分发挥。     

U形预应力钢板箍加固T形截面钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

为改进T形截面钢筋混凝土(RC)梁的受剪加固工艺,提出了一种采用U形预应力钢板箍对T形截面RC梁进行受剪加固的技术。采用简支梁跨中集中力加载的方法,完成了1个足尺未加固RC梁和5个足尺加固RC梁的单调静载试验,研究U形钢板箍间距和预应力水平对加固RC梁受剪性能的影响。通过试验得到了试件的损伤发展过程、破坏形态、荷载-变形曲线以及钢板箍、钢筋和混凝土的应变曲线。研究表明：采用U形预应力钢板箍可有效提高既有T形截面RC梁的斜截面受剪承载力,试件受剪承载力随钢板箍间距的减小而提高,最大提高幅度可达46.1%。当钢板箍间距小于400mm时,加密钢板箍对试件受剪承载力的提高作用逐渐减弱。钢板箍预应力水平在0.35以上时,进一步提高预应力水平对试件受剪承载力无明显影响。提出了U形预应力钢板箍加固T形截面RC梁受剪承载力的计算式,计算结果与试验结果吻合良好,可为既有T形截面RC梁的加固设计提供参考。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁抗弯性能试验及理论分析

预应力技术是充分发挥FRP复合材料高强性能的一条有效途径。通过对预应力芳纶纤维布加固混凝土梁抗弯的试验,对预应力水平对梁抗弯承载力、刚度、延性的影响进行分析。结果表明:预应力水平为55%~65%时,预应力芳纶纤维布加固梁的开裂、屈服、极限荷载比非预应力芳纶纤维布加固梁分别提高约147%~165%、28%~50%、13%~31%,表明预应力芳纶纤维布能显著地提高混凝土梁的抗弯性能。承载力极限状态时,预应力梁为纤维布的断裂破坏,非预应力梁发生布与混凝土间局部脱粘破坏。在试验研究的基础上,采用弹塑性截面分析法计算梁的承载力,理论计算值与试验值吻合良好。     

碳纤维板加固钢筋混凝土梁的抗弯试验和理论研究

对4根碳纤维板加固的足尺钢筋混凝土梁进行了受弯性能试验研究。试验结果表明,该加固措施有效地提高了梁的受弯极限承载力,较好地约束裂缝的发展,具有良好的加固效果。在试验研究和理论分析的基础上,对碳纤维板加固的钢筋混凝土梁受弯承载力、刚度和裂缝宽度计算方法进行了分析,提出了在不同受力阶段加固后梁的正截面受弯承载力、刚度计算公式和最大弯曲裂缝宽度计算公式。计算结果表明,理论计算结果与试验值吻合较好,可以满足实际工程设计的需要。     

预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁受弯承载力研究

试验浇筑4组再生粗骨料掺量为0%、40%、70%、100%的钢筋再生混凝土梁,根据预应力碳纤维布拉断破坏和剥离破坏的界限加固量,每组对2根钢筋再生混凝土梁进行预裂破坏后,分别进行预应力碳纤维布一层和两层加固,然后对4组钢筋再生混凝土梁进行受弯承载力试验。试验表明：随着预应力碳纤维布加固量的增大,加固梁的受弯承载力增大,梁屈服时,纯弯段受拉区横向裂缝数量增多且宽度较小;随着再生粗骨料掺量的增大,加固梁受弯承载力降低,梁屈服时,裂缝数量减少、宽度增大。最后依据试验结果与平截面假定,结合再生粗骨料掺量对钢筋再生混凝土梁受弯承载力的影响,考虑钢筋再生混凝土梁的二次受力,建立了预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁的受弯承载力计算公式。计算结果表明：受弯承载力计算值与试验值吻合较好,可以为预应力碳纤维布加固钢筋再生混凝土梁设计提供参考。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法

目前对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的研究主要考虑锈蚀程度的影响,忽视了构件本身参数不同对承载力退化的影响,导致不同学者提出的锈蚀钢筋与混凝土的协同工作系数差异较大。为合理评估既有锈蚀钢筋混凝土梁的剩余承载力,首先对锈后无黏结钢筋混凝土受弯构件进行模拟试验与有限元分析,系统分析严重锈蚀混凝土构件钢筋应力水平的主要影响因素,发现截面配筋指标可综合反映混凝土强度和截面配筋率对受拉钢筋应力水平的影响,并确定基于截面配筋指标的锈后无黏结混凝土梁受拉钢筋强度利用系数;对一般锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的退化机理进行深入分析,综合考虑钢筋锈蚀程度和截面配筋指标的影响,建立一般锈蚀混凝土梁钢筋强度利用系数计算公式;提出概念明确、通用性强的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法;与大量的试验结果进行对比验证,计算方法的吻合性较好。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁弯曲疲劳性能试验研究

目前,对预应力碳纤维布加固梁的疲劳性能研究甚少。通过对7根预应力碳纤维布加固混凝土T形梁弯曲疲劳性能的试验研究,考察了预应力碳纤维布加固量、钢筋配筋率、等幅变幅疲劳以及加固前疲劳损伤对加固梁疲劳性能的影响。试验结果表明,与非预应力碳纤维布加固梁相比,预应力碳纤维布加固后混凝土梁中受拉钢筋应力幅显著降低,混凝土梁疲劳寿命明显延长。     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁受弯受剪承载力计算分析

基于现行混凝土结构加固设计规范关于粘贴纤维增强复合材料加固法的计算理论,分别对玄武岩纤维布和碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力进行计算分析,以探讨玄武岩纤维布对钢筋混凝土梁的加固效果。计算结果表明,设计人员可以方便地按现行加固设计规范对玄武岩纤维受弯、受剪加固进行计算。