CFRP加固含混合型边裂纹钢板的疲劳性能试验研究

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)对含初始边裂纹钢板疲劳性能的改善效果,使用MTS试验机对未加固及CFRP材料加固后的含边裂纹钢板进行疲劳试验,比较了裂纹形式、钢板初始损伤度、CFRP粘贴面以及CFRP材料种类(CFRP布与CFRP板)对钢板疲劳寿命的影响.共设计制作了3个未加固试件、3个CFRP布双面加固试件、3个...     

CFRP-OFBG板加固损伤钢梁抗弯疲劳试验及其寿命预测研究

为研究采用碳纤维增强复合材料(CFRP)加固后钢梁的疲劳性能,采用自主研发的具有自监测性能的智能碳纤维-光纤光栅板(CFRP-OFBG板)加固受损钢梁,在完成常幅荷载四点弯曲疲劳试验的基础上,研究不同应力幅作用下CFRP-OFBG板加固钢梁的疲劳性能。借助有限元方法,建立“三维实体”有限元模型,结合J积分计算方法求解得到加固钢梁裂纹尖端的应力强度因子,基于线弹性断裂力学理论建立疲劳裂纹扩展模型,对CFRP-OFBG板加固钢梁的疲劳裂纹扩展寿命进行预测。研究表明：CFRP-OFBG板的加固作用可有效提高受损钢梁的疲劳寿命,延缓裂纹扩展速率,改善裂纹尖端的受力状态,降低裂纹尖端的应力强度因子;在循环荷载作用下,CFRP-OFBG板加固试件的疲劳寿命均随着应力幅的增大呈现递减趋势。将试验结果与预测结果相比较,发现加固试件疲劳寿命预测值比试验值略高,分析认为,这主要是因为在有限元模拟时没有考虑到试验中CFRP-OFBG板的局部剥离。     

焊接、拉挤成型CFRP板与湿法缠绕成型CFRP布加固钢梁疲劳特性对比分析

采用3种不同方法,即焊接、碳纤维复合材料(CFRP)板或湿法缠绕成型CFRP布粘结,对有缺陷的钢梁进行加固,研究加固后钢梁的疲劳性能。选用了2种不同的CFRP材料和2种环氧树脂,对每根梁跨中截面的受拉翼缘进行削切。CFRP板和CFRP布加固钢梁的屈曲模式不同。研究发现,1层CFRP板和环氧树脂加固方法延长的疲劳寿命是单一焊接方法的7倍;4层CFRP布加固梁能够将疲劳寿命延长3倍。根据试验数据的平均值绘制S-N曲线,通过其预测类似CFRP材料加固钢梁的疲劳寿命,使用条形应变仪测定裂纹扩展速率。疲劳荷载作用下CFRP板抵抗裂纹扩展的性能优于CFRP布。最大应力和裂纹扩展速率之间的关系能够用于预测类似CFRP材料加固钢梁的裂纹扩展长度。     

预应力CFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究

采用电化学快速锈蚀方法在实验室内制作锈蚀钢筋混凝土梁,进行了预应力CFRP加固后的受力性能对比试验,主要研究钢筋锈蚀率对预应力CFRP加固效果的影响。结果表明,预应力CFRP明显减小了加固梁的裂缝宽度和延伸高度,增大了加固梁的抗弯刚度,使其正常使用性能得到显著改善;等量预应力CFRP对不同锈蚀率的加固梁极限承载力的提高效果基本相同,但锈蚀率大的加固梁以CFRP拉断为破坏形态;对CFRP施加预应力可发挥CFRP的高强材料性能。     

外贴CFRP板加固混凝土结构试验研究

为研究外贴CFRP板粘贴长度对混凝土结构粘结性能的影响,设计5个不同CFRP板粘结长度的混凝土试件并进行三点弯曲加载试验,采用数字散斑分析技术研究试件应变演化。结果表明,随着CFRP板粘贴长度的增加,混凝土结构三点弯曲承载力增加。     

CFRP加固混凝土连续板的试验研究

通过四块连续板的试验,对外贴碳纤维复合材料(CFRP)加固连续板的受力性能进行了研究.加固方式有板面、板底粘贴一层、二层CFRP条带.试验中,测试了板的挠度、材料应变随荷载的变化,观察了加固构件的破坏过程和破坏形式.试验结果表明,外贴CFRP加固能大幅度提高板的承载力.构件的刚度也因此提高.另外,本文还通过一些理论分析,计算了加固板的承载力,计算结果与试验结果吻合得较好.     

CFRP板加固RC梁疲劳破坏后残余刚度试验研究

碳纤维增强复合板材(CFRP)作为目前广泛应用的加固材料,但尚无CFRP板加固钢筋混凝土梁疲劳破坏后结构极限承载力变化的系统分析。为此对3根粘贴不同厚度CFRP板的RC梁进行了应力比为0.7、频率为3Hz的等幅疲劳试验,待疲劳破坏特征出现后进行加载速率为0.15kN/s的静力加载破坏试验。结果表明,CFRP板加固厚度对疲劳寿命影响较大,在一定范围内,加固梁疲劳破坏后的极限承载力较未加固梁均有所提高,外粘2mm厚CFRP板疲劳破坏后静力性能较好。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱的抗震性能

为评估CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱抗震性能的效果,选取1根未锈蚀钢筋混凝土短柱、2根锈蚀钢筋混凝土短柱和4根CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱进行抗震性能试验研究,考察了CFRP加固量、细骨料类型对抗震加固效果的影响情况,建议了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱受剪承载力的实用计算公式。结果表明:钢筋锈蚀会降低短柱的抗震性能,锈蚀钢筋试件的受剪承载力、极限变形能力和累积滞回耗能较未锈蚀钢筋试件分别降低了7.8%、35.5%和42.2%;外包CFRP加固能将锈蚀钢筋试件的受剪承载力提高至未锈蚀钢筋试件的107.1%～109.1%,并显著改善短柱的延性和耗能能力;外包CFRP的层数由1层增至2层时,加固试件的受剪承载力提高较少,且试件达到峰值荷载时,CFRP的最大应变减少;在钢筋锈蚀前后和CFRP加固前后,混凝土短柱无量纲近极限滞回环的滞回规则大体相同。     

不同程度损伤的CFRP加固钢板的疲劳性能研究

为进一步探讨碳纤维加固复合材料(CFRP)板对钢结构疲劳寿命的延长效果,进行了试验研究和理论分析。利用不同长度的人工裂缝代表不同程度的疲劳损伤。试验结果表明:采用CFRP修复能够有效减缓裂纹扩展并延长疲劳寿命。提出用于预测试件疲劳寿命的理论模型。随后,对其进行了参数分析,研究不同损伤程度下钢板的疲劳性能。深化了对在裂纹扩展不同阶段采用CFRP进行修复的理解,并针对这种加固方法提出了一些有益的建议。     

CFRP加固混凝土双向板的冲切试验研究

为提高钢筋混凝土板的抗冲切承载力,可在板冲切负弯矩区采用粘贴高性能碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)的方法予以补强.然而粘贴CFRP片材加固混凝土板的冲切性能与承载力计算在国内外研究得还很少.为此,结合普通地下室顶板应急加固的需要,专门进行了相关的静力等效载荷试验研究.试验结果表明,粘贴CFRP片材加固确实能够提高混凝土板的抗冲切承载力,同时提高了板的刚度.本文还将普通混凝土冲切计算理论推广到CFRP加固板,提出了加固板的抗冲切承载力计算方法,与试验结果吻合较好,可供设计参考.     

锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究

为了研究锈蚀钢筋混凝土梁采用钢板锚贴加固后的力学性能,设计了12根钢筋混凝土梁,以设计锈蚀率为10%进行电化学快速锈蚀。在锚贴钢板加固前进行预压试验,裂缝宽度控制为0.2mm。按保护层厚度分为3组,每组1根对比梁,其余3根分别按钢板厚度3、4、5mm进行锚贴钢板加固。加载对比试验研究表明:锚贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁的跨中截面应变基本符合平截面假定,正常使用性能得到明显改善,且极限承载力亦有明显提高。锚贴钢板有效地减小了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝宽度和裂缝延伸高度,在相同保护层和锈蚀率相近时,钢板厚度增加3~5mm导致其挠度减小,且减小幅度为13%~51%。保护层厚度对加固梁的极限承载力影响不明显。     

碳纤维板条嵌入式加固钢筋混凝土梁试验研究

对7根内嵌碳纤维板条加固钢筋混凝土梁进行试验研究,研究钢筋及碳纤维板应变,并利用有限元软件ANSYS对各试件加载全过程进行模拟,与试验结果进行对比.     

不同纤维增强复合材料加固钢梁疲劳性能试验研究

对外贴高弹模碳纤维增强复合材料(高弹模CFRP)板、高强度CFRP板、钢丝-玄武岩纤维复合板(SBFCP)和焊接钢板等加固人工受损钢梁疲劳性能进行试验研究,分析不同材料加固对钢梁疲劳性能的影响,讨论钢梁疲劳加固效果的影响因素。试验结果表明:等拉伸刚度加固条件下,纤维增强复合材料加固钢梁的疲劳寿命总体上是未加固钢梁的3.33～5.26倍,而焊接钢板加固钢梁的疲劳寿命是未加固钢梁的1.74倍;与传统焊接钢板加固相比,纤维增强复合材料可以推迟钢梁裂纹的萌生,降低裂纹的扩展速率和钢梁的残余挠度,增加构件的疲劳寿命,改善构件的破坏模式,其中高弹模CFRP板加固效果最理想,而SBFCP加固性价比最高;加固材料和界面对疲劳性能有明显的影响。     

粘贴CFRP板加固木梁试验研究

共进行了7根粘贴CFRP板加固木梁的对比试验研究,其中3根为对比试件,4根为粘贴CFRP板加固木梁试件。研究结果表明,粘贴CFRP板加固木梁的极限承载力有明显提高,提高幅度为13.9%～63.4%,平均提高45.3%;极限位移亦有所提高,平均提高22.2%;初始弯曲刚度略有提高,提高幅度为3.6%～22.7%,平均提高15.8%。加固木梁跨中截面仍基本符合平截面假定。粘贴CFRP板是一种有效加固木梁的方法。     

CFRP布加固H型钢梁承载力试验研究

对不同加载方式和不同加固模式下的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固H型钢梁进行了两组比较试验,并对试验结果进行了综合分析。通过对试验结果的比较分析,给出了各种加固方式下的钢梁的极限承载力变化及CFRP布和钢梁的各项力学性能,得出了一些具有工程指导意义的结论。     

碳纤维板嵌缝加固砖墙抗震性能试验研究

粘贴碳纤维片材加固砌体结构可以有效提高其抗震性能,但并不适用于建筑立面有要求的古建砌体结构。为此,采用碳纤维板嵌缝加固砌体墙,即在墙体表面剔除既有水平灰缝内的部分砂浆,通过结构胶将碳纤维板嵌入砌体墙内,使墙体、结构胶、碳纤维板黏结成为整体。该方法既不改变墙体的外观现状,又可以有效提高砌体墙的抗震性能。为研究这种方法对砌体结构的加固效果,通过3片墙体的低周往复荷载试验,对比研究了单面和双面碳纤维板材嵌缝加固砌体砖墙的抗震性能。试验结果表明：碳纤维板材嵌缝加固可以改变墙体的破坏模式,使墙体的破坏模式由脆性的剪切破坏转为延性较好的弯剪破坏或者弯曲破坏,显著提高墙体的承载能力、变形能力、延性和耗能能力;与未加固墙体相比,单面加固和双面加固墙体的位移延性系数分别提高了3.94%和25.81%,双面加固墙体的延性提高幅度更大;与单面加固墙体相比,双面加固墙体的滞回曲线更加饱满,耗能能力更强。     

预应力CFRP布加固腐蚀钢梁试验研究

通过切除钢梁下翼缘部分面积来模拟钢梁的局部腐蚀损伤,再粘贴碳纤维（CFRP）布于钢梁受拉翼缘进行加固修复,以此开展CFRP布加固腐蚀钢梁受弯性能的研究。共进行了6根CFRP布加固腐蚀钢梁试件的静载试验,根据钢梁受腐程度取翼缘宽度切除的比例分别为0%,50%和100%,切口宽度3mm,然后在钢梁下翼缘粘贴CFRP布或预应力CFRP布。试验结果表明,在加固钢梁的受拉翼缘屈服后,粘贴CFRP布能有效提高构件的承载力,预应力CFRP布加固能有效提高钢梁的屈服荷载和极限荷载。粘贴CFRP布、预应力CFRP布加固未腐蚀钢梁的极限荷载比原钢梁极限荷载分别提高12.9%、16.1%;CFRP布、预应力CFRP布加固腐蚀钢梁比原钢梁极限荷载分别提高6.5%、16.1%。在试验基础上,建立了预应力CFRP布加固腐蚀钢梁的承载力计算式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

粘钢加固某特大桥对比性试验与数值模拟研究

为深入研究粘贴钢板加固钢筋混凝土桥梁的加固效果，结合河北省十里铺特大桥加固工程，对试验孔分别进行了加固前后的对比性荷载试验和非线性数值模拟，试验结果表明，粘贴钢板可明显增加破损主梁的抗弯刚度，有效抑制混凝土开裂；非线性数值计算结果表明，加固后极限承载力提高了25％，并提出了解决后加钢板应力一应变滞后问题的措施。     

碳纤维布与钢板黏结剪切性能研究

碳纤维布与钢板复合加固混凝土结构是一种新的加固形式,在其运用到实际加固工程时,关键是要保证碳纤维布与钢板之间的有效黏结。通过11组碳纤维布与钢板黏结剪切试验,分析了碳纤维布与钢板发生黏结剪切破坏的过程、破坏机理,并对碳纤维布的黏结宽度、碳纤维布的层数和黏结长度等对黏结剪切性能的影响进行了研究。研究结果表明,碳纤维布与钢板的有效黏结长度随着碳纤维布层数增加而增大,而与碳纤维布的宽度及粘贴长度无关;碳纤维布与钢板的极限黏结力随碳纤维布宽度增加而线性增大,且当黏结长度超过有效黏结长度后,极限黏结力不再随黏结长度增大而增加,但黏结破坏的延性得到改善。在试验研究的基础上提出了极限黏结力和有效黏结长度的计算公式,其计算结果和试验结果吻合较好,可为复合加固在工程上的应用提供参考。