碳纤维加固混凝土柱二次受力抗剪性能有限元分析(Ⅱ)

采用碳纤维环向缠绕加固抗剪承载力不足的柱子,由于加固前多数柱子不能进行卸载,在轴向力存在的情况下加固(以下称为二次受力),使加固后碳纤维应力滞后于先加固后加轴向力的柱子,本文研究二次受力对碳纤维加固柱的性能影响。完成12组碳纤维加固柱单调加载抗剪性能ANSYS有限元分析,每组包括对比柱,非二次受力柱、二次受力柱,并将有限元模拟结果与试验结果对比,验证有限元模拟结果的正确性;考察剪跨比、轴压比两因素在二次受力时对碳纤维加固柱抗剪承载力提高、碳纤维应力、位移延性率等方面的影响,推导出二次受力对碳纤维约束混凝土强度的影响公式及考虑二次受力影响加固柱抗剪承载力理论计算公式,并简要地讨论了进一步工作的方向。     

碳纤维加固混凝土柱二次受力抗剪性能有限元分析(Ⅰ)

采用碳纤维环向缠绕加固抗剪承载力不足的柱子,由于加固前多数柱子不能进行卸载,在轴向力存在的情况下加固(以下称为二次受力),使加固后的碳纤维应力滞后于先加固后加轴向力的柱子,本文研究二次受力对碳纤维加固柱的性能影响。完成12组碳纤维加固柱单调加载抗剪性能ANSYS有限元分析,每组包括对比柱的非二次受力柱、二次受力柱,并将有限元模拟结果与试验结果对比,验证有限元模拟结果的正确性;考察剪跨比、轴压比两因素在二次受力时,对碳纤维加固柱抗剪承载力提高、碳纤维应力、位移延性率等方面的影响,推导出二次受力对碳纤维约束混凝土强度的影响公式及考虑二次受力影响加固柱抗剪承载力理论计算公式,并简要地讨论了进一步工作的方向。     

槽形面高温下HPFL加固RC偏压柱抗火性能研究

对高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固的钢筋混凝土(RC)偏压柱在槽型面高温和初始荷载共同作用下进行恒载升温、恒载恒温和恒载降温等高温过程试验。试验结果表明:当初始荷载作用在高温侧时,试验柱跨中挠度凸向低温面;当初始荷载作用在低温侧时,大偏压柱跨中挠度凸向高温面,而小偏压柱的跨中挠度凸向低温面;试验柱在高温过程中均无轴向变形;初始荷载和HPFL加固层能显著提高高温后试验柱的剩余承载力;高温后试验柱的延性明显降低。     

钢筋混凝土框架柱增设剪力墙加固抗震性能分析

为了研究轴压比、剪力墙厚度及长度对增设剪力墙加固的钢筋混凝土框架柱在单调荷载作用下抗震性能的影响,在考虑加固柱的二次受力特性的前提下,采用数值模拟的方法分析加固柱的P-△曲线和刚度退化曲线.结果表明：随着轴压比的增大,加固柱抗侧承载力增加,刚度、延性降低;剪力墙厚度及长度的增大使加固柱的承载力得到了提高,但高轴压比下,通过增加剪力墙厚度及长度加固钢筋混凝土框架柱会使加固后柱的延性降低,刚度退化程度加大.     

增设翼墙加固钢筋混凝土柱受力性能分析

为了研究轴压比、翼墙厚度对增设翼墙加固的钢筋混凝土柱在低周反复荷载作用下受力性能的影响,在考虑加固柱的二次受力特性的前提下,采用数值模拟的方法分析加固柱的荷载位移滞回曲线和骨架曲线.结果表明:随着轴压比的增大,加固柱承载力、刚度增加,延性降低;翼墙厚度的变化对加固柱的承载力影响较小,但能够提高柱的耗能能力.     

HPFL加固RC轴心受压柱的二次受力有限元分析

在对HPFL加固5根足尺RC轴心受压柱的二次受力试验研究的基础上,进行了有限元模拟分析,试验研究和有限元模拟分析均表明加固后的柱子承载力和刚度都得到了相应的提高,且在二次受力加载时,加固层均呈现应变滞后现象,通过对有限元分析结果和试验结果的比较,验证了所建立的有限元模型的正确性与合理性。     

活性粉末混凝土加固钢筋混凝土柱轴压性能试验研究

研究了活性粉末混凝土(RPC)加固法加固钢筋混凝土柱的轴压性能及影响因素。对5根钢筋混凝土柱进行了一次受力轴心受压试验,将其中4根加固柱试验结果与另外1根未加固柱试验结果进行对比。结果表明,RPC加固法是一种有效的加固方法,能够显著提高加固柱的极限承载力、峰值应变、开裂荷载、延性、刚度及抗裂性能,有效地改善加固柱的裂缝分布形态及破坏模式。RPC加固法可以大幅度提高构件的极限承载力和延性,约束裂缝的发展。最后,给出了加固柱受压极限承载力计算公式,该公式所得计算值与试验结果吻合较好。     

四面高温下HPFL加固RC偏压柱抗火性能研究

为了测试高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固的钢筋混凝土(RC)偏压柱在高温过程中跨中挠度和轴向变形的变化规律以及高温后的剩余承载力等力学性能,对试验柱在四面高温下进行了恒载升温、恒载恒温和恒载降温等高温过程试验研究。试验结果表明:加固柱跨中挠度明显小于未加固柱;未加固柱在恒载降温过程中有较大的残余压缩变形,加固柱几乎没有;在有初始荷载作用下,未加固柱的剩余承载力低于常温极限承载力20%左右,加固柱的剩余承载力还略高于常温极限承载力;无初始荷载作用加固柱的剩余承载力低于常温极限承载力7%左右;高温后加固柱和未加固柱的延性都明显降低。     

高性能钢丝网复合砂浆二次受力加固钢筋混凝土梁受力性能研究

复合砂浆钢筋网薄层加固是一种广泛使用的高效加固方法,能够显著地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、变形能力以及抗裂性能。利用有限元软件,对HPFL二次受力加固钢筋混凝土梁进行三维受力分析,利用单元生死考虑二次受力的特点,计算结果与试验结果吻合较好。着重分析了初始荷载对提高承载力的影响,初始荷载小,提高幅度大。本文研究成果可为高性能钢丝网复合砂浆加固钢筋混凝土梁设计提供参考。     

HPFL加固轴心受压RC柱的数值模拟分析

基于采用高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固的6根足尺轴心受压RC柱力学性能试验研究结果,进行有限元数值模拟分析,研究加固层中钢筋的类型、直径和网格尺寸几个变化参数对柱加固效果的影响。模拟分析中对单元的选取、材料本构关系、数值模拟相关参数的设置、构件有限元模型的建立等进行了研究,并对数值模拟结果与试验结果进行了比较和分析,二者符合程度较高。利用所建模型对一工程实例进行了模拟,模拟结果与采用相应规程理论公式计算的结果有很好的一致性,验证了所建立的有限元模型的正确性和合理性。试验研究和数值模拟结果均表明,加固后的柱子承载力和刚度得到了相应提高、延性得到了相应改善,进一步证实HPFL加固法是一种加固效果显著、加固后构件工作性能优良、施工方便、投资节约的加固方法。     

外套钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土圆形截面短柱轴压性能试验研究

提出外套钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土柱的复合加固方法。通过11个加固钢筋混凝土圆形截面短柱试件（其中2个为增大截面加固柱试件、9个为复合加固柱试件）和2个未加固钢筋混凝土圆形截面短柱试件的轴压试验,对不同方法加固的钢筋混凝土圆形截面短柱承载力、刚度和延性进行研究,分析加载方式、含钢率、后浇自密实混凝土强度、界面处理方式等因素对复合加固柱轴压性能的影响。试验结果表明：复合加固柱试件的承载力和延性均优于未加固钢筋混凝土圆柱试件和增大截面加固柱试件。仅核心混凝土受压的试件承载力略大于全截面受压的试件;随着含钢率的增大,复合加固柱试件的承载力和延性提高显著;随着后浇自密实混凝土强度的提高,复合加固柱试件的承载力略有提高,但延性有所下降;界面处理方式对复合加固柱试件轴压性能影响不显著。在试验研究的基础上,提出复合加固钢筋混凝土圆形截面短柱的承载力计算式,得出的计算结果与试验结果吻合良好。     

使用预拱钢板对矩形预应力混凝土柱进行轴向加固

钢套常用于钢筋混凝土(RC)柱加固。之前的试验研究评估了钢套柱的延性和抗剪性能。然而,实践中常使用预压轴向荷载对RC柱进行加固。尚未对预应力引起的传统柱和新型套管之间的应力滞后效应进行研究。使用一种简单的新型卸载方法,利用预拱钢板提高预应力RC柱的轴向承载力,试验证明该方法能够有效提高RC柱的轴向承载力。提出相应理论模型来计算钢板加固柱的轴向承载力,将模型的预测结果与试验结果相比较,验证了该模型的准确性。     

钢筋网高性能复合砂浆加固钢筋混凝土方柱抗震性能的研究

通过4根钢筋混凝土近似足尺方柱在不变轴力和周期水平反复荷载作用下受力性能的试验研究,验证了用钢筋网高性能复合砂浆(CMMR)加固钢筋混凝土柱以提高其抗震性能的有效性:不仅柱的抗震承载能力有明显提高,而且其抗震延性有大幅度改善,抗震耗能能力也有一定程度的增强。本文先对试验结果进行了描述,然后研究了轴压比变化、加固后截面形式改变、用无钢筋网增强的素砂浆加固等因素对抗震加固效果的影响,并对这种加固层提高钢筋混凝土柱抗震性能的作用机理及被加固柱的裂缝形态进行了分析。     

柱加大截面法加固框架节点试验分析

进行了 1个对比框架节点和 3个柱加大截面法加固框架节点低周反复荷载下的试验研究 ,通过对试验现象、开裂荷载、承载力、刚度、延性分析 ,得出原柱轴压比较大对新加混凝土参与抗剪不利 ,新加核心区配有箍筋比未配箍筋对原有核心区的约束强 ,本加固方法试件刚度、耗能能力提高较大 ,但延性提高较小 ,最后提出原核心区开裂荷载和加固节点承载力计算公式     

高延性混凝土加固框架柱抗震性能试验研究及其#br# 轴压比限值分析

混凝土框架柱的轴压比较高时,在水平地震荷载作用下通常发生小偏心受压破坏。为改变高轴压比下混凝土柱的破坏形态并提高其抗震性能,提出采用高延性混凝土（HDC）围套加固混凝土柱。设计6个RC柱,其中4个采用HDC或钢筋网高性能复合砂浆加固。通过低周期反复荷载试验,研究加固层形式和轴压比对试件破坏形态、滞回性能、承载力、变形能力、耗能能力和刚度退化的影响。试验结果表明：采用HDC围套加固可使试件的破坏形态由小偏心受压破坏转变为大偏心受压破坏,试件达到极限位移时仍维持稳定的竖向承载力;通过HDC围套加固后,试件的承载力,延性和耗能能力均得到明显提高,刚度退化速率减缓。采用HDC围套加固,可增加柱截面受压区面积,提高柱截面的相对受压区高度,使加固柱的轴压比限值明显提高,同时柱截面仍具有良好的变形能力。     

CFRP加固高强混凝土方柱的延性性能试验分析与计算

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固高强混凝土方柱的抗震性能,对13个高强混凝土方柱进行低周反复荷载试验,研究了试件破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力和延性等抗震性能,探讨了轴压比、剪跨比、CFRP加固量对高强混凝土方柱延性性能的影响,给出了计算CFRP布有效约束系数和位移延性系数的公式。结果表明:随着轴压比增大、剪跨比减小,试件耗能能力和延性降低;横向包裹CFRP布可以显著改善高强混凝土方柱耗能能力和延性;与未加固试件相比,横向包裹CFRP布对轴压比较大或剪跨比较小试件的延性提高效果更为显著;随着加固量的增加,试件的耗能能力和延性增大,但增加幅度逐渐降低。     

外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱的抗震性能

通过2根未受火钢筋混凝土柱、2根受火后未加固钢筋混凝土柱和10根外包薄壁钢管加固受火后钢筋混凝土柱的拟静力试验,考察了轴压比、剪跨比、钢管厚度及加固方式等参数对外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱抗震性能的影响情况,建议了外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱受剪承载力的计算公式。结果表明：薄壁钢管加固可显著提高受火后混凝土柱的受剪承载力、极限变形和累计滞回耗能,且加固后试件的割线刚度与未受火试件相比相差较小。受火后剪跨比为1.78和3.0的混凝土柱加固后的承载力分别比相应的未加固柱的承载力提高了41.8%~47.0%和38.5%~74.4%。轴压比对加固后试件的受剪承载力、刚度、耗能能力和延性影响较大,对极限变形影响较小。薄壁钢管厚度对加固后试件的耗能能力影响较大,对受剪承载力影响较小。薄壁钢管根部焊接角钢并用螺栓锚固的方式可提高加固效果。     

高强混凝土框架柱截面尺寸效应的变化规律

根据收集的117根高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,用MATLAB软件编制的程序计算出试验柱的骨架曲线、屈服位移和屈服荷载、最大位移和最大荷载、极限位移和极限荷载、延性系数、弹性刚度、强化刚度、最大刚度和退化刚度、各滞回环面积和累计滞回环面积,并用ORIGIN软件一元线性拟合出各参数与截面面积或截面高度之间的关系式,然后根据ORIGIN软件回归结果分析了截面尺寸对框架柱承载力、延性、刚度及耗能的影响规律。结果表明:随着截面面积的增大,名义弯矩逐渐降低,试件承载力最大试验值与按照规范计算的最大承载力的比值逐渐减小,框架柱的延性逐渐降低; 随着截面高度的增加,框架柱的极限位移角逐渐降低,框架柱的强化刚度、退化刚度及最大刚度与弹性刚度的比值均逐渐增大,框架柱的平均耗能系数逐渐降低。     

内嵌钢筋外包CFRP布复合加固矩形截面木柱轴压性能试验研究

为研究内嵌钢筋外包碳纤维(CFRP)布复合加固木柱的轴压性能，对27根方形截面木柱和9根矩形截面木柱试件进行了轴心受压试验，主要考虑了不同加固方法、钢筋加固量、CFRP布包裹方式和截面形状等影响因素，观察了试件的破坏全过程及破坏形态，获取了试件的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线，进而分析了各影响因素对木柱轴压性能的影响。研究结果表明：复合加固木柱的承载力和延性均高于单独CFRP布加固及嵌筋加固柱，采用内嵌钢筋外包CFRP布复合加固能显著提高原木柱的承载力和延性；随着钢筋加固量的增加，加固木柱试件的承载力和延性都显著提高；当CFRP布由间隔包裹变为全包时，加固木柱试件的延性有所增大，但承载力增长并不显著；在同种加固方法情况下，方形截面试件较矩形截面试件具有更高的承载力，而矩形截面试件较方形截面试件具有更好的延性。     

钢筋网水泥复合砂浆加固 RC偏心受压柱的试验研究

在对9根近似足尺偏心受压柱(包括小偏心受压和大偏心受压柱)的试验研究中,通过用一种薄壁型的钢筋网水泥 复合砂浆(简称CMMR)片加固的偏心受压柱与未加固的偏心受压柱的对比试验,发现被加固的偏压柱其承载力有了较大 幅度的提高,在相同的加固条件下,小偏心受压柱加固后承载力提高幅度大于大偏心受压柱;较低强度等级的偏压柱比较 高强度等级偏压柱的加固效果更好。被加固柱的延性得到了明显改善,变形能力和耗能能力有显著增强。本文先对试验结 果进行了描述,然后分析了这种加固层对加固偏压柱的极限承载力、破坏形态、荷载.挠度曲线及裂缝分布形态等的影响 机理和作用规律。研究结果证明这是一种加固效果显著,加固后柱各种工作性能优良、施工方便且投资节省的柱加固方 法。