FRP加固木梁的受弯性能研究

为考察纤维增强复合材料(fiber reinforced plastics/polymer,FRP)对木梁的加固效果,对比分析了6根普通木梁和21根FRP(包括CFRP和GFRP)加固木梁的极限荷载与抗弯刚度等结构性能,并探讨了构件的破坏形态与破坏机理. 结果表明:FRP可避免或延缓木梁的受拉脆性破坏,降低木材缺陷对其受弯性能的影响,充分利用木材的抗压强度并显著提高构件的刚度和延性性能;当配筋率为0.37%～1.13%时,FRP加固木梁比未加固木梁的极限承载力提高了17.7%～77.3%. 基于极限应变分析方法,提出了构件极限承载力的计算公式,经国外试验结果初步验证后发现,该计算公式简便且结果精度较高.     

FRP增强胶合木梁的受弯性能研究

对FRP(fiber reinforced plastics/polymer)增强胶合木梁的受弯性能做了详细研究。通过试验分析了构件的破坏形态与破坏机理,对比分析了FRP增强胶合木梁与未增强梁的极限荷载与抗弯刚度等受弯性能。试验结果表明FRP增强杨木胶合木梁相对于未增强梁,受弯极限承载力提高了18%~63%,刚度提高了32%~88%,当配筋率为1.0%左右时,FRP增强杨木胶合木梁的受弯承载力与刚度分别可达到常用松木实木构件的1.82倍和1.35倍,并且增强构件的破坏形式大多表现为塑性受压破坏。基于力学模型分析,提出了粘结界面粘结剪应力、截面中性轴位置、FRP板拉力、受拉面层破坏荷载和极限荷载等的计算公式;然后将理论分析结果与现有的大量试验结果进行了对比,结果表明,模型精度较高,能够较好地预测FRP增强胶合木梁的受弯性能,可为此类结构构件的加工设计与工程应用提供参考。     

混杂纤维增强木梁的受弯性能试验研究

选用碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)和高强玻璃纤维(SGF)为增强材料,制作CF,CF/GF和CF/SGF层间组合混杂纤维增强木梁,并对其受弯性能进行了试验研究,同时分析了该木梁的破坏形态和破坏机理,讨论了其荷载-位移特征、极限承载力和延性.结果表明:与单一CF增强相比,合理匹配混杂纤维增强复合材料(HFRP)可显著提高木梁的承载力和延性.提出了HFRP增强木梁的极限承载力计算方法.     

FRP加固木梁受弯承载力计算

根据木材受压应力-应变曲线的特点,提出了木梁受压区计算模型.在分析加固木梁各种破坏形式的基础上,运用提出的计算模型,推导了木梁受弯承载力的计算公式.对36根木梁进行了受弯性能试验.结果表明,在木梁受拉区布置纤维增强聚合物FRP(fiber reinforced polymer)可有效提高木梁的受弯承载力,木梁受压区设置FRP加固层对受弯承载力的影响与其加固方式有关.加固木梁受弯承载力计算结果与试验值吻合较好,说明所推导的计算公式可作为木梁加固设计参考.     

FRP加固混凝土受弯构件的剥离和延性问题的研究

在综合有关资料的基础上,综述了国内外对FRP加固的混凝土结构中存在的剥离破坏和延性差的问题的研究成果以及针对这些不足应采取的措施。     

开孔钢板增强木梁的受弯性能试验研究

通过4组16根木梁的试验,分析了开孔钢板配筋率和增强方式等对木梁破坏模式、极限荷载和抗弯刚度等的影响,并将开孔钢板增强木梁与未增强木梁进行了对比。试验结果表明,开孔钢板对木梁结构性能的增强作用明显,使得木梁破坏模式逐渐向延性的受压屈服破坏转变;相对于未增强木梁,增强木梁的极限荷载和抗弯刚度分别提高了26.6%～45.0%和7.0%～31.2%;通过开孔钢板的增强,木材的利用率明显提升,具体表现为木梁在破坏时的应变,尤其是压应变提高达50.0%左右,有利于节约木材。     

BFRP布加固圆截面木梁受弯性能试验研究

为研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)布加固圆截面木梁的受弯性能，对未经加工处理的足尺木梁进行三分点加载试验。试件分为4组总计12根，长度均为3300mm。其中1组为未加固试件，另外3组为采用不同方式粘贴BFRP布的加固试件，分别为底部粘贴、底部与侧面环向粘贴、底部与侧面螺旋缠绕粘贴。对各组试件的荷载-跨中位移、荷载-跨中截面应变和跨中截面应变等曲线进行了对比分析。试验结果表明：与未加固试件相比，底部粘贴、底部与侧面环向粘贴、底部与侧面螺旋缠绕粘贴BFRP布的试件极限荷载分别提高了16.30%、24.34%和30.54%。BFRP布加固试件在破坏过程中，木材的塑性变形明显，其抗压强度得到充分发挥，截面应变符合平截面假定。采用ANSYS有限元分析软件模拟得到试件的荷载-位移曲线，与试验结果吻合较好。有限元分析结果表明，试件的受弯承载力随着BFRP布侧面环向粘贴的间距减小而增大。最后，基于BFRP布加固圆截面木梁的三阶段破坏特征，提出其受弯承载力计算公式，计算结果与试验结果的差值小于10%，可为圆截面木梁加固设计提供参考。     

内嵌CFRP筋/片加固木梁受弯性能试验研究

为研究内嵌CFRP筋/片加固木梁的受弯性能,制作5根底面中心内嵌CFRP筋加固试件,3根侧面内嵌CFRP筋加固试件,6根底面中心内嵌CFRP片加固试件以及3根未加固的对比试件,对其进行三分点静载试验。试验参数包括：CFRP筋/片,内嵌位置（底面或侧面）,CFRP筋/片数量（1根或2根）、是否采用附加锚固措施（U形铁钉或CFRP布U形箍）、底面是否粘贴CFRP布等。研究表明,内嵌CFRP筋/片加固试件的受弯承载力较未加固试件明显提高,提高幅度为14%~85%,平均提高39%;破坏位移亦平均提高32%。内嵌CFRP筋加固试件的初始弯曲刚度均大于对比试件,而内嵌CFRP片加固试件由于底面开槽面积较大其初始弯曲刚度未见提高。内嵌CFRP筋加固试件的跨中截面应变随荷载增加仍基本符合平截面假定,而内嵌CFRP片加固木梁的跨中截面应变变化与平截面假定存在一定差距。增加内嵌CFRP筋/片的数量及端部采用U形铁钉锚固措施对提高加固木梁承载力的作用不明显;而在加固木梁底面粘贴一层CFRP布可显著提高其加固效果。     

FRP加固钢结构的研究进展

钢结构在设计、制造、施工过程中可能产生各种缺陷,在使用阶段因超载、锈蚀、疲劳等原因会引起损伤累积,从而影响结构的安全。传统的钢结构加固方法主要有钢板焊接、螺栓连接、铆接或者粘接,这些方法存在许多缺点,如产生新的损伤和焊接残余应力等。而纤维增强复合材料(FRP)由于具有比强度和比刚度高、耐腐蚀等特点,已在混凝土结构加固中得到广泛应用。近年来的研究表明,FRP加固钢结构也显示出很好的效果。对国内外FRP加固钢结构的研究现状与进展进行了全面回顾与展望,涉及到钢结构构件的加固试验研究、胶粘剂及其受力分析研究、耐久性研究等诸方面。     

FRP加固木柱轴压性能研究综述

采用纤维增强复合材料(FRP)加固后的木柱,具有不增加自重、施工简便、易于替换与修补等优点,同时可为后续的修缮、加固提供有利条件,在木柱加固中具有良好的前景。介绍了FRP在轴心受压状态下对木柱力学性能的影响,分析了FRP加固木柱在不同截面类型下的加固机理,并对现有的轴心抗压强度模型进行了总结。针对目前FRP加固木柱的研究现状,提出了研究之中存在的不足之处并对相关研究提出一些参考建议。     

CFRP加固杉木和松木矩形木梁受弯性能试验研究

通过CFRP加固杉木和松木矩形木梁的抗弯性能试验,研究了不同层数的CFRP加固矩形木梁的破坏形式、抗弯承载能力、荷载-挠度曲线、截面应变分布.试验结果表明:和未加固试件相比,木梁经CFRP加固后,其抗弯承载能力有了一定程度的提高,抗弯承载能力提高幅度约在13.4％～35.1％(松木)和18.1％～28.6％(杉木)之间;刚度的提高幅度较小.木梁截面应变沿高度方向的分布基本符合平截面假定.最后,基于试验数据拟合,提出了CFRP加固木梁抗弯承载能力的计算公式.     

碳纤维布加固已损伤高强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

进行了5根碳纤维布加固高强钢筋混凝土梁抗弯性能的试验,其中3根为预裂梁,2根为对比梁,分析了不同损伤程度对加固效果的影响.试验结果表明,在一定范围内,损伤程度对加固梁的极限荷载影响不大,对梁的抗弯刚度影响较多.     

FRP片材加固钢筋混凝土梁二次受力试验研究

进行了7根纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯试验,考虑了无二次加载历程、加载到未加固梁极限荷载 的50%、加载到未加固梁极限荷载的50%再卸载至极限荷载的25%三种情况。试验结果表明纤维布加固梁 的开裂荷载和极限荷载有显著提高;加固前初始应力水平越高,极限荷载提高越不理想。     

碳纤维布加固高强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

在12根梁的试验基础上,对碳纤维布加固高强钢筋混凝土梁后的受弯破坏特征及对梁的极限承载力、刚度等的影响进行了研究与分析.试验中考虑了纵筋配筋率、加固量与加固方式、锚固情况、粘结长度四个变化参数.试验结果表明,使用碳纤维布加固的高强混凝土梁抗弯承载力提高较多,加固效果明显.     

复合砂浆钢筋网加固RC足尺梁受弯试验研究

通过对6根RC足尺梁受弯试验,研究不同强度等级RC足尺梁采用高性能复合砂浆钢筋网加固后的受弯性能。主要分析原构件混凝土强度和加固砂浆强度匹配对加固梁受弯承载力、刚度及抗裂性能影响。依据平截面假定和试验结果,提出梁的受弯承载力、刚度计算公式。依据建立的公式计算受弯极限承载力和挠度值与试验值吻合较好,可为实际加固工程设计提供理论参考。     

碳纤维布加固损伤旧木梁受弯承载力研究

木结构是我国古建筑的主要结构形式,长期使用后,木梁易发生老化损伤,导致其承载力、刚度明显降低,影响结构的正常使用.本文完成8根老化损伤旧木梁CFRP布加固试验,研究了不同层数的CFRP布加固矩形旧木梁的破坏形态、抗弯承载力、荷载-挠度曲线.研究结果表明,粘贴CFRP布加固老化旧木梁不仅能明显提高其受弯承载力,而且其破坏模式也由脆性受拉破坏转变为延性受压破坏.结合木梁在达到挠度限值时所承受的荷载往往小于其破坏时极限荷载的实际情况,基于截面等效替换原则,建立了木梁CFRP加固设计计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,可为今后木梁加固改造时对不同荷载情况下所需CFRP用量进行设计.     

对拉螺栓锚固钢板加固重组竹梁受弯性能试验研究

为研究加固重组竹梁受弯状态下的承载力和变形情况,制作了 3根破损重组竹梁,对其采用钢板加固后进行二次破坏试验.试验结果表明:加固梁的破坏形态为跨中位置钢板屈曲和跨中附近螺栓被拉断破坏,加固梁各部件拆开后,破损重组竹梁的二次破坏形态不明显;加固梁极限承载力得到了明显提高,提高幅度为64.1％～158.7％,允许扰度值(L/250)对应的承载力也均大于加固前重组竹梁的极限承载力;通过对比加固梁与原重组竹梁的荷载-位移曲线,加固梁的扰度变形始终比原试件缓慢,弯曲刚度明显高于原试件,使用对拉螺栓锚固钢板加固重组竹梁的方法是有效的.对加固梁的抗弯特性进行ABAQUS模拟,分析其在受弯状态下的荷载及变形情况,并与试验结果进行比较分析,发现模拟值与试验值吻合度较高.     

FFRP加固钢筋混凝土梁的受弯性能

为研究亚麻纤维增强塑料（FFRP）加固钢筋混凝土梁的受弯性能,在4种自然纤维布和3种厚度FFRP试件拉伸试验研究的基础上,以FFRP层数为参数对3根试验梁进行了四点受弯加载试验,并对试验梁的破坏形态、荷载 挠度曲线和极限承载力进行探讨;依据FFRP加固钢筋混凝土梁的最常见破坏模式,对相应破坏模式下的抗弯承载力计算公式进行了推导。结果表明:300 g·m^-2雨露麻亚麻布制作成的FFRP拉伸性能稳定;FFRP加固梁的极限承载力和延性与普通钢筋混凝土梁相比都有不同程度的提高;抗弯承载力公式计算值与试验值吻合良好且偏于安全,可为该种加固梁的设计提供依据。