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。     

混锚预应力U形碳纤维条带抗剪加固混凝土梁试验研究

研发钢筋混凝土梁抗剪加固用U形纤维增强复材（FRP）条带的预应力系统,提出一种预应力U形条带端锚与黏贴并用（简称混锚）的抗剪加固方法。完成了1根未加固、7根采用U形碳纤维（CFRP）条带进行抗剪加固的矩形截面梁剪切试验,加固梁中1根为纯黏贴、6根为混锚预应力。结果表明：混锚预应力加固在抑制主斜裂缝开展、延缓箍筋屈服和提高箍筋塑性利用率等方面的表现均优于纯黏贴加固,能够防止FRP端部剥离并实现拉断破坏,大幅度提高纤维强度利用率,显著提高梁的抗剪承载力,最大提升率达92%。预应力和配纤率的大小对抗剪加固效果有较明显影响,其他条件相同时,预应力越大或配纤率越高,加固梁综合性能越好。建议了混锚预应力U形CFRP有效应变的计算公式,用于预测剪切破坏时CFRP的贡献和加固梁的承载能力,与试验结果符合良好,可供工程应用参考。     

预应力箍筋加固RC梁受剪性能试验研究

对14根预应力箍筋加固混凝土梁进行了受剪性能试验研究。试验结果表明：采用预应力箍筋加固混凝土梁,能提高梁的受剪承载力,并对梁斜裂缝宽度有一定的限制作用。根据试验实测数据的回归分析,得到了预应力箍筋加固混凝土梁斜截面抗裂度和不同情况下预应力箍筋贡献的抗剪计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究碳纤维增强复合(CFRP)网格和聚合物水泥砂浆(PCM)复合加固工字形截面钢筋混凝土(RC)梁的抗剪性能,对3个试件进行抗剪性能试验和有限元模拟,分析了CFRP网格-PCM加固RC梁的抗剪破坏机理,研究了不同加固方式对试件抗剪性能的影响。研究结果表明：采用CFRP网格-PCM对RC梁进行抗剪加固可有效抑制斜裂缝的发展,能够较大幅度提高RC梁的抗剪承载力;相比仅腹部加固的试件,腹部和腋部都加固的试件的二次刚度、极限荷载均有所提高,且CFRP网格变形减小,与混凝土界面的黏结能力增强;在有限元分析中,采用混凝土的CDP模型和Spring2弹簧单元来预测CFRP网格加固混凝土的抗剪承载力是可行的;建立了基于杆状材料有效应变的抗剪计算方法,该方法可有效预测加固RC梁的抗剪承载力,为结构加固设计提供参考。     

集中荷载作用下预应力钢骨超高强混凝土梁受剪性能试验研究

为研究预应力钢骨超高强混凝土梁的受剪性能,对14个预应力钢骨超高强混凝土梁试件与7个预应力超高强混凝土梁试件进行受剪性能试验,研究剪跨比、预应力度、箍筋间距和腹板厚度等因素对预应力钢骨超高强混凝土梁受剪性能的影响。结果表明：加入钢骨后,梁试件的受剪承载力及剪切延性均有提高,并且钢骨对斜截面开裂后刚度的影响更为显著;增大腹板厚度可以提高组合梁试件的斜截面开裂荷载、受剪承载力和剪切延性,而增大箍筋间距会降低组合梁试件的受剪承载力和剪切延性。剪跨比越小,组合梁试件的斜截面开裂荷载和受剪承载力越大,剪切延性越差,预应力度对组合梁试件的斜截面开裂荷载和剪切延性均有影响,但当预力度小于0.34时,预应力度对剪切延性几乎无作用。提出预应力钢骨超高强混凝土梁的受剪承载力计算式,计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用中参考。     

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。     

预应力斜箍筋加固RC梁受剪性能试验研究

对6根预应力斜箍筋加固混凝土简支梁和1根对比梁进行了受剪性能试验。结果表明,该加固方法对混凝土梁的斜截面开裂荷载和极限荷载均有不同程度的提高,对梁斜裂缝宽度有一定的限制作用。基于桁架-拱模型理论,推导出预应力斜箍筋加固混凝土梁的理论计算公式。根据试验实测数据的回归分析,得到预应力斜箍筋加固混凝土梁在不同加固工况下预应力箍筋贡献的抗剪计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

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。     

预应力CFRP布加固混凝土梁受剪分析

为开展负载状态下预应力碳纤维布加固低强度混凝土梁斜截面受剪承载力性能的研究,依据配箍率不同设计制作3组共计12根钢筋混凝土梁,每组选择1根非加固钢筋混凝土梁作为对比梁,其余3根预加载至对比梁极限受剪承载力的40%,在持荷状态下利用预应力碳纤维布对试验梁弯剪区段进行加固。完成了12根试验梁单点加载受剪试验,获得了承载力、变形等试验数据。基于实测数据,利用ABAQUS有限元分析软件建立了预应力碳纤维布加固低强度混凝土负载梁的有限元分析模型,经过理论分析,建立了预应力碳纤维布加固低强度混凝土负载梁斜截面受剪承载力计算公式。     

预应力箍筋加固RC梁抗剪性能数值分析

采用有限元软件ANSYS模拟了普通钢筋混凝土梁和预应力箍筋先加固RC梁和不卸载加固RC梁的两种加固工况。结果表明,采用预应力箍筋加固RC梁的斜截面抗剪承载力有一定提高,加固梁的扰度可按普通梁计算。     

碳纤维布提高钢筋混凝土梁受剪承载力试验研究

通过 12根碳纤维布补强加固钢筋混凝土梁的试验 ,重点研究碳纤维布对梁抗剪承载力的影响和作用。主要试验参数有 :碳纤维布的宽度和间距、碳纤维布的粘贴层数、梁的剪跨比、配箍率和混凝土强度。试验研究表明 ,碳纤维布可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力 ,并改善构件的变形性能 ,增强构件的变形能力。最后 ,提出了一个简化的碳纤维布提高钢筋混凝土梁受剪承载力的设计计算公式。     

钢骨混凝土梁抗剪性能试验研究

通过3根钢骨混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁在单点集中荷载作用下的抗剪性能试验,研究了桁架式钢骨混凝土梁的斜截面破坏形态和抗剪承载力。试验结果表明:与普通钢筋混凝土梁相比,钢骨梁的开裂荷载和抗剪承载力都有较大的提高;在相同钢骨形式下,随着剪跨比减小,钢骨梁的极限抗剪承载力增大;加入水平分布筋后,延缓了剪区斜裂缝的开展,提高了钢骨混凝土梁的极限抗剪承载力。     

预应力包钢法加固钢筋混凝土梁抗剪性能的试验研究

预应力包钢法是在混凝土构件四周包以型钢,采用高强螺栓对外包钢施加双向水平预应力的一种先进的加固新技术。本文主要介绍了七根钢筋混凝土梁在静载作用下受力性能的试验研究。验证了采用预应力包钢法提高钢筋混凝土梁剪切开裂荷载和受剪承载力的有效性,并讨论了影响此种加固方法的各种因素。在此基础之上,本文提出了预应力包钢法加固钢筋混凝土梁斜截面抗裂度和受剪承载力计算公式,与试验值符合较好。     

持载混凝土梁端锚无黏结预应力U形碳纤维带受剪加固试验研究

利用已研发的适用于U形纤维增强复材(FRP)的端锚无黏结预应力系统,对1根未加固梁及6根预应力碳纤维(CFRP)条带加固的不同持载水平钢筋混凝土梁进行受剪性能试验,探究端锚无黏结预应力加固法的有效性。研究结果表明：该方法能够对不同持载水平混凝土梁进行有效加固,可避免条带的端部剥离破坏并实现拉断破坏,提高纤维强度利用率,延缓箍筋屈服,抑制梁刚度的退化和斜裂缝的开展,提升构件受剪承载力,最大提升率约75%;预应力加固效果易受持载水平和配纤率影响,其他加固参数相同时,较高持载水平和配纤率的加固梁受剪性能更好,受剪承载力提高幅度更大。端锚无黏结预应力U形CFRP条带加固梁受剪承载力计算结果与实测结果吻合较好,可为加固设计提供参考。     

织物增强混凝土加固RC梁的斜截面抗剪承载力试验研究

基于不同剪跨比的织物增强混凝土(TRC)加固RC梁的斜截面抗剪承载力试验,研究被加固梁的斜截面抗剪承载力及其破坏形态的变化,并研究剪跨区加固后梁的变形特点。试验结果表明,加固措施可以有效地提高梁的斜截面抗剪承载力,改善梁的斜截面破坏的脆性,对斜裂缝的发展有一定的约束作用,并减小梁在斜裂缝出现前的挠度。试验还表明,对剪跨比较大的RC梁,采用织物增强混凝土薄板加固后,其斜截面抗剪承载力提高幅度较大:当剪跨比为1时,加固后梁的斜截面极限抗剪承载力提高4%;当剪跨比为2.5时,加固后梁的斜截面极限抗剪承载力提高68%。在试验研究的基础上,给出TRC薄板加固梁的受剪承载力设计计算公式,公式计算结果与试验结果基本吻合。     

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。     

玻璃纤维片材加固混凝土梁的抗剪试验研究

进行了 1 3根玻璃纤维 (GFRP)片材加固混凝土梁和 2个对比混凝土梁的抗剪性能试验研究 ,分析了GFRP加固梁的抗剪性能。试验结果表明 ,粘贴GFRP片材可以有效地提高梁的抗剪承载力 ,GFRP片材的受力机理和箍筋相同 ,加固梁的抗剪承载力取决于GFRP片材的有效应变。根据试验结果 ,提出了GFRP片材有效应变的计算公式 ,并依据混凝土规范的计算模型 ,提出了加固梁的抗剪承载力计算公式     

Shear strengthening of reinforced concrete beams using various techniques

This paper presents the results of an experimental investigation for enhancing the shear capacity of reinforced concrete beams using different techniques. A total of eleven beams were tested in this program. Two series of beams were designed; in the first series, beams were designed in such a way that the strengthened beams fail in ductile flexural mode thereby avoiding the brittle shear failure. The second series of beams were designed to fail in shear mode; to assess the actual increase in shear strength by devised strengthening techniques. Two beams were kept as control beams; whereas other beams were strengthened with steel brackets, steel plates, vertical strips and externally anchored stirrups. All techniques were found effective in enhancing the shear strength of beams. However, the externally anchored stirrups were found to be the most effective. Beam strengthened using this technique failed at a load almost 117% higher than the control beam. The epoxy bonded steel plates provided an average of 72% increase in shear capacity as compared to the control beams.