预应力碳纤维布加固一次、二次受力梁抗弯试验全过程理论分析

预应力碳纤维布加固一次、二次受力梁全过程的理论分析，从CFRP布预应力施加前的准备工作的相关计算到试验各阶段的计算，针对不同工况，系统推导了每个阶段相关公式，与试验结果进行比较，显示符合性很好，理论推导正确。     

二次受力下预应力CFRP布加固RC梁受力分析

主要讨论了考虑二次受力情况下碳纤维布加固RC梁正截面受力分析,通过理论计算得出了有初始荷载存在情况下CFRP布加固RC梁的破坏荷载,通过对比三根梁,得出二次受力情况下预应力CFRP布加固RC梁受力性能有了很大的提高。     

预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土方形截面短柱轴压性能试验研究

为了研究预应力碳纤维复材(CFRP)布加固钢筋混凝土方形截面柱的轴心受压力学性能,设计4根钢筋混凝土方形截面柱进行轴心受压试验,包括1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根预应力CFRP布加固的钢筋混凝土柱。通过试验获得了各试件破坏形态、受压极限承载力、轴向位移和CFRP布的应力应变曲线等试验数据,分析不同应力水平的CFRP布对钢筋混凝土方形截面柱加固后力学性能的影响。结果表明:与未加固的普通钢筋混凝土柱相比,采用预应力CFRP布加固试件的轴心受压承载力和延性均有明显的提高,提高幅度随应力水平的提高而增大;而且对CFRP施加预应力能避免纤维布的应力滞后问题,更好地发挥纤维布的高强性能。     

二次受力下CFRP板加固钢梁静力试验和数值分析

本文对二次受力下碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢梁进行了静力试验,研究了不同程度初始应力对加固钢梁抗弯承载力及界面应力的影响;然后用有限元分析软件ANSYS对加固结构进行了数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比验证,两者较为吻合。试验及模拟分析结果表明:初始应力会降低加固钢梁的抗弯承载力,但是可以减小胶层中的界面应力,减缓CFRP板从钢梁上的剥离。初始应力对加固钢梁的抗弯承载力及剥离破坏形式有着重要影响,在实际加固工程中不应忽视。通过试验与数值分析对比得到了一个可以精确模拟二次受力下CFRP板加固钢梁静力性能的有限元模型。     

预应力CFRP软粘结加固技术及其施工工艺

通过普通粘贴碳纤维布(CFRP)在加固混凝土结构中的缺陷与不足,提出通过施加预应力和采用软粘结技术来克服CFRP现有加固技术的缺陷,使CFRP的强度得到充分利用,改善构件的结构性能,提高结构加固的效率.在此基础上,开发了一种新型便捷的预应力FP锚固和张拉技术.试验表明,这一技术能方便、可靠地将各类FRP布张拉至理想的应力状态,并提出了完整的预应力CFRP软粘结加固混凝土构件的施工工艺.     

预应力CFRP布加固低强度混凝土方柱的力学性能

为了研究预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固低强度混凝土轴心受压柱的力学性能,按截面配筋率不同设计制作了3组12根混凝土方形截面柱,混凝土强度均为C20,每组包括3根利用预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根未加固的普通混凝土柱.通过对每组柱的静载试验,得到了试验柱极限承载力、轴向位移等试验数据,并利用有限元软件ANSYS建立了分析模型,对预应力CFRP布加固低强度混凝土柱进行了研究.结果表明:预应力CFRP布加固的混凝土柱在纵向受力钢筋屈服后,预应力CFRP布对混凝土的环向预压作用能够明显提高加固柱的极限承载力,且承载力提高幅度受截面配筋率及CFRP布张拉控制应力影响;对于配筋率较低的混凝土柱,利用预应力CFRP布加固后柱的承载力提高幅度随CFRP布预拉应力的提高而增大;同时能够明显提高混凝土的极限压应变,增大加固柱的轴向变形;采用预应力CFRP布加固技术能够使CFRP布较早地参与受力,充分发挥其高强度特性.     

预应力CFRP布加固负载混凝土柱轴心受压性能研究

为开展轴心压力作用下预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固负载圆形截面混凝土短柱力学性能研究,设计制作了11根圆形截面混凝土短柱,其中1根普通混凝土柱为对比柱,其余10根混凝土柱在负载与非负载2种情况下分别利用预应力CFRP布或非预应力CFRP布进行加固。通过轴心加载试验,获得了各试件极限荷载、轴向变形、材料应力变化等试验数据。基于试验数据分析了试件轴心压力作用下的力学性能。结果表明:与普通混凝土柱相比,利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱在二次受力过程中其屈服荷载有显著提高,且提高幅度与CFRP布预应力水平成正比,但极限承载力与CFRP布的预应力水平无关;利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱延性性能有显著提高。     

预应力CFRP布加固负载混凝土梁抗裂性能分析

为开展预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固混凝土受弯构件时对正截面裂缝影响的研究,设计制作了配筋率不同的2组共计8根试验梁。在承受40%极限荷载的基础上利用预应力CFRP布对试验梁正截面进行加固,并完成其静载试验,获得混凝土受弯构件在前期加载和加固后的二次受力过程中弯曲段裂缝分布、裂缝宽度和高度的试验数据。在试验数据的基础上,通过理论分析,提出了与《混凝土结构设计规范》相协调的预应力CFRP布加固负载混凝土梁弯曲段裂缝平均间距和最大裂缝宽度的计算公式。研究结果表明:二次受力过程中,预应力CFRP布能有效抑制裂缝的开展,且随着预拉应力的增加,裂缝平均间距和裂缝宽度均减小。     

预应力CFRP布加固组合梁反拱变形计算

为了改善CFRP布加固组合梁的受力性能,使CFRP布的抗拉强度得到充分利用,把预应力CFRP布应用于加固钢与混凝土组合梁是一种有效的加固方法。结合加固组合梁结构的受力特性,利用弹性理论,给出了施加预应力阶段的CFRP布加固组合梁变形的计算公式,探讨了CFRP布弹性模量、胶结层剪切模量及胶结层厚度等因素对组合梁变形的影响。计算结果表明:组合梁跨中变形最大,由组合梁跨中向CFRP布端部呈非线性减小,CFRP布端部达到最小值,趋近于零;组合梁的变形随CFRP布弹性模量和胶结层厚度的增大而减小,随胶结层剪切模量的增大而增大。施加预应力阶段CFRP布加固组合梁变形计算公式具有理论合理性,但是其适用性有待于试验进一步验证。     

预应力碳纤维布加固损伤混凝土梁非线性有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件,对不卸载时预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力变形性能进行了计算分析。计算中采用升温法来施加预应力,利用单位的生与死来实现不卸载时的加固。通过与试验结果进行对比可知,数值计算结果与试验分析结果吻合较好。在此基础上,对不同初始损伤量及CFRP加固量进行了扩展计算可知,初始损伤梁对混凝土梁承载能力几乎无影响,通过增加CFRP加固层数能有效提高混凝土梁的承载能力。     

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.     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受剪承载力试验研究

通过7根芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验,研究了芳纶纤维布的预应力水平及加固形式对混凝土梁抗剪承载力的影响。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固混凝土梁相比,其开裂荷载显著提高,屈服荷载与极限荷载明显提高;预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的抗剪承载力随着纤维布预应力水平的提高而增大。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁试验研究

近年来,预应力碳纤维布加固混凝土梁技术以其碳纤维布强度利用程度高、能改变被加固梁正常使用阶段性能的显著优点成为粘贴类加固研究的一个热点。通过3根预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究,对比分析了预应力碳纤维布、非预应力碳纤维布加固梁和未加固混凝土梁的性能区别,试验结果进一步验证了预应力碳纤维布加固技术的显著优点。试验研究可为后续同类研究提供参考。     

预应力CFRP加固钢筋混凝土梁补强效果的数值模拟分析

通过升温法模拟碳纤维布内预应力值,利用单元生死模拟钢筋混凝土梁在卸载加固和不卸载加固时预应力CFRP的补强加固效果,对11根预应力CFRP加固钢筋混凝土梁进行了数值模拟,并与试验结果比较,得到了基本一致的结论,说明采用ANSYS可以较好地对预应力CFRP加固梁的补强效果进行数值模拟分析,可有效地补充有限的预应力CFRP加固梁的试验数据和实验分析,为实际工程加固设计提供更多的理论依据.     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

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。     

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。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁截面应力及抗弯刚度

碳纤维布施加预应力后粘贴加固可有效改善混凝土梁正常使用阶段的工作性能,相应截面应力和抗弯刚度分析对于合理评价加固梁的工作状态有重要意义。根据预应力碳纤维布加固混凝土梁正常使用阶段的截面受力分析,提出了截面应力的简化计算方法,进而通过引入碳纤维布应变不均匀系数,得出了对于未加固梁、非预应力碳纤维布加固梁和预应力碳纤维布加固梁均适用的截面短期抗弯刚度的实用计算方法。试验结果对比表明,建议的截面应力和抗弯刚度计算方法准确度较高。     

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。     

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。