考虑应力损失的预应力碳纤维加固梁抗弯性能研究(Ⅰ)

根据施加预应力方法的不同,提出不同的张拉阶段预应力损失计算方法;放张过程的预应力损失由碳纤维回缩引起,假定纤维与混凝土间无滑移,提出与张拉力、梁截面特性、纤维加固量有关的放张后碳纤维应力变化量Δε0计算公式,反映实际Δε0的变化规律,可运用于实际工程中加固梁预应力损失的计算。消压阶段混凝土下边缘总应变为零,纤维的实际应变为超前于混凝土的应变,对不同的施加预应力方法,以消压状态为平截面假定的起始计算阶段,进行预应力碳纤维布加固混凝土梁屈服、破坏、界限破坏的受力分析,概念清楚,计算方便。通过3个文献资料的计算表明,公式与试验结果吻合较好,为预应力碳纤维加固梁的计算奠定了理论基础。     

预应力碳纤维布放张时受力性能分析

预应力碳纤维布加固混凝土结构技术是一种加固效果明显、应用前景广阔的加固技术,在施工工艺中放张预应力碳纤维布时各部分的受力是非常复杂的。借鉴预应力混凝土结构理论,提出了碳纤维布放张后预应力传递面积的概念,并通过对7根混凝土梁预应力碳纤维布的放张测量,详细研究了放张后碳纤维布的应变分布、预应力碳纤维布的传递面积、放张后混凝土梁的反拱及混凝土截面应变的变化,还给出了计算碳纤维布预应力传递面积及放张后反拱的计算公式,为建立预应力碳纤维布加固混凝土梁设计理论体系提供了基础。     

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。     

预应力碳纤维布材加固混凝土梁受弯性能非线性分析

根据平截面变形假定,考虑材料的非线性性质,用分级加应变的方法计算预应力碳纤维布加固的混凝土梁的荷载-挠度关系,得到的5根预应力碳纤维加固混凝土梁和4根非预应力加固混凝土梁的荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好。并在此力学模型的基础上对预应力碳纤维布加固的受弯构件的二次受力性能进行了非线性分析,研究了碳纤维初始应变、截面高度、预应力大小对被加固梁受弯性能的影响。分析结果表明：预应力可有效发挥碳纤维高强性能,二次受力条件下预应力碳纤维布材的加固效果远好于非预应力碳纤维布材加固,可有效解决构件二次受力应力应变滞后问题。     

预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁的极限承载力

通过对预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力分析,结合我国现行规范,假定加固梁的截面应变符合平截面假定,通过截面极限状态分析,分别提出了界限破坏、受压破坏和受拉破坏模式下极限承载力的理论计算公式.     

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。     

碳纤维布加固梁的计算

通过对预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力过程进行分析,结合我国现行规范,假定加固梁的截面应变符合平截面假定,通过截面极限状态分析,分别提出了界限破坏、受压破坏和受拉破坏模式下受弯承载力的理论计算公式。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁的刚度计算分析

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,相应截面应力和刚度分析对于合理评价加固梁的工作状态有重要意义。本文在分析预应力碳纤维布加固后混凝土梁截面刚度变化规律的基础上,结合混凝土、钢筋以及碳纤维三者应力-应变关系,得出了预应力碳纤维布加固梁截面刚度的计算公式。推导的理论计算公式与试验结果吻合较好。     

预应力碳纤维布界面粘结应力及最大张拉预应力分析

预应力碳纤维布加固混凝土梁技术中,碳纤维布放张后混凝土与碳纤维布之间的界面受力分析非常重要,同时能够对碳纤维布施加的最大初始预应力也是研究中关注的问题。基于碳纤维布与混凝土之间的双线性剪切-滑移模型,得出碳纤维布放张后碳纤维布与混凝土间不同初始预应力下界面剪应力的变化规律和计算方法,在此基础上提出能够对碳纤维布施加的最大初始预应力。     

碳纤维布加固低强度混凝土梁的抗弯承载力

针对既有历史建筑和中小型桥梁维修改造工程的实际需要,采用梁底粘贴单向碳纤维布的方法对12根低强度等级(混凝土立方体抗压强度低于15MPa)混凝土梁进行加固,并对加固梁进行单调加载试验。结果显示,由于混凝土强度较低,加固梁易发生剥离破坏,纵筋屈服后梁底纤维应变大于梁底混凝土应变,平截面假定无法保持;设置U形压条既能提高加固梁的承载力,又能改善加固梁的变形性能;当加固前梁上持荷值超过未加固梁承载力40%时,加固效果会明显降低。根据试验梁的破坏特征,提出基于拉杆-拱模型的加固梁抗弯承载力的计算方法。理论计算和试验结果比较表明所提方法能够全面考虑纤维剥离、U形压条以及持荷对加固梁抗弯承载力的影响。     

二次受力下预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力计算

外贴预应力碳纤维布加固混凝土构件是一种简单且有效的加固方式.对预应力碳纤维布加固混凝土梁的全过程做了理论分析,根据应力—应变关系及变形协调原理,分析了预应力碳纤维布加固混凝土梁各个阶段的承载力计算,并计算了在二次受力时的抗弯承载力,各阶段理论分析计算值与试验值基本吻合,可为实际工程的加固设计提供理论参考.     

预应力碳纤维布加固混凝土梁预应力损失试验研究

预应力碳纤维布加固混凝土结构技术是一种加固效果明显、应用前景广阔的加固技术,在这项技术中预应力损失是一个至关重要的问题。根据试验中所使用的张拉设备以及施工工艺,对张拉过程中装置变形造成的损失、粘贴碳纤维布过程中的损失、放张碳纤维布时的损失、材料特性造成的长期损失的产生机理进行了分析。试验中重点对2组试件共7根混凝土梁碳纤维布放张后的预应力损失做了深入研究,并提出了放张后预应力损失计算公式。还提出了有效预应力的计算公式及减少预应力损失的一些措施。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究

采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过7根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响。试验梁为7m跨度的大尺寸T形混凝土梁和预应力混凝土梁。试验研究表明,采用预应力碳纤维布加固可以有效提高混凝土梁的承载力,减小梁的挠度和裂缝宽度,所研发的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程。     

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。     

钢筋混凝土梁抗弯加固中碳纤维的应用前提和使用面积的研究

碳纤维布加固混凝土结构是一种新型的结构加固方法。根据平截面假定和力的平衡关系提出了混凝土梁抗弯加固中碳纤维的应用前提;根据界限破坏模式和延性问题提出了双筋矩形截面梁的最大和最小碳纤维布使用面积的计算方法,并给出相应的计算公式。结果可供碳纤维布加固工程设计参考。     

碳纤维加固混凝土 T 梁承载力与加固量研究

分析碳纤维加固混凝土梁的受力特征,确定其极限承载力与界限加固量,是加固工程的首要问题。根据破坏时混凝土、钢筋、碳纤维的应力应变特征,提出三种特征破坏的情况,建立了在考虑二次受力时,T 型截面混凝土梁在不同破坏形态下抗弯极限承载力与界限加固量的关系式。     

预应力CFRP板加固混凝土梁力学破坏模式研究

预应力CFRP板加固混凝土梁技术对其锚固件研究较多,而对其加固效果和破坏荷载下的力学模式缺乏数据分析。通过对空心板原型梁按比例缩小后制作3根混凝土实心模型梁,在预压和预应力CFRP板加固后考察不同荷载下梁的力学性能、破坏形态及裂缝发展。结果表明,该加固方法能有效地限制裂缝发展,提高混凝土梁承载力;加固件在较小荷载下符合平截面假定,预应力CFRP板和混凝土梁协同工作,随荷载增加,应变先减小后增大;施加的预应力使梁体应力重新分布,钢筋应力和构件变形都减小;理论计算与模型试验比较表明加固后梁体存在较大的安全储备。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的试验研究

本文采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过七根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响.试验梁为7m跨度的大尺寸T形混凝土梁和预应力混凝土梁.试验研究表明,采用预应力碳纤维布加固可以有效提高混凝土梁的承载力,减小梁的挠度和裂缝宽度,所研发的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程.在试验研究基础上进行了试验梁的全过程受力分析,与试验结果吻合较好.     

碳纤维布加固部分预应力混凝土梁的疲劳性能研究

制作了五根部分预应力混凝土梁,开展了碳纤维布加固梁和未加固梁的对比疲劳试验.试验结果表明:采用粘贴一层碳纤维布加固梁的疲劳寿命比未加固梁提高了23%,粘贴二层碳纤维布的加固梁疲劳寿命提高了55%.加固梁在压区混凝土应变、钢筋残余应变和残余挠度等性能方面都有明显的改善.因此,粘贴碳纤维布可以较好地提高损伤部分预应力梁的抗疲劳性能、延长损伤混凝土梁的使用寿命,为碳纤维布加固混凝土结构的疲劳性能研究提供了试验依据.     

混杂纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究

提出了用混杂纤维(由碳纤维和玻璃纤维组成)布加固混凝土结构的方法.通过试验得出钢筋混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、跨中挠度、钢筋及加固材料的荷载-应变曲线、破坏形态以及其截面沿梁高的应变分布.结果表明:加固后的钢筋混凝土梁其平均应变的分布符合平截面假定;使用加固材料(碳纤维布、混杂纤维布)来提高钢筋混凝土梁受弯承载力的补强加固方法是有效的;钢筋混凝土梁受弯承载力随加固材料用量的增加而提高;加固材料混杂比例及混杂方式均对钢筋混凝土梁受弯承载力有一定的影响;层内混杂纤维的抗弯性能、延伸性能以及经济性均优于单一纤维和层间混杂纤维.