CFRP加固梁U型锚固效果的数值分析

CFRP与混凝土层间剥离是纤维加固钢筋混凝土梁中最常见的破坏形式,在CFRP端部或沿全梁设置横向U型锚固是目前工程中使用最广泛的防止过早剥离破坏的方法。采用数值计算方法,对比了无U型锚固,端部设置U型锚固以及沿全梁施加U型锚固3种情况下,加固梁的承载力、变形、粘结层的滑移量以及CFRP应变分布,分析研究U型锚固在CFRP加固钢筋混凝土梁中的作用。由计算分析结果可知,U型锚固可有效提高加固梁的承载力和刚度,防止过早剥离破坏的发生。在钢筋屈服后,沿全梁设置U型锚固比端部设置U型锚固能够更有效防止发生剥离破坏,但同时也引起CFRP应变分布不均匀,当CFRP被拉断破坏时,沿全梁锚固时加固梁的极限承载力低于端部锚固情形。     

碳纤维布加固受损钢筋混凝土梁锚固方式的试验研究

钢筋混凝土梁在加固时可能存在不同程度损伤,为了研究碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能,试验采用9根钢筋混凝土梁,其中1根对比梁加载至破坏,其余8根梁加载至最大裂缝宽度达到0.2~0.3 mm后卸载采用碳纤维布进行加固锚固的抗弯试验。试验结果表明,在加固层数相同时不同位置的U形箍锚固措施对损伤钢筋混凝土梁极限承载力有不同程度的影响。1层碳纤维布加固时,U形箍在端部的锚固措施比在其他位置的锚固措施的抗弯承载力大;2层碳纤维布加固时,U形箍在端部和加载点两侧都采用锚固措施比在其他位置锚固措施的抗弯承载力大,试验结论能够为损伤结构的补强提供一些参考。     

CFRP加固钢筋混凝土梁端部剥离破坏的试验研究

经受拉边粘贴CFRP作抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏模式外,经常会出现一种早期纤维端部的剥离破坏,导致纤维抗拉强度不能有效利用甚至加固失效．通过8根抗弯加固后梁的试验研究,认为剥离破坏是由于纤维端部应力集中产生的界面剪应力、正应力和弯剪斜裂缝基部产生的粘结锚固应力综合作用造成的．文章描述了界面剪应力的分布规律,指出混凝土强度、粘贴纤维层数尤其是无板长度是影响界面剪应力的主要因素,从而为进一步研究防止或延缓纤维端部剥离破坏的有效措施提供科学依据．     

CFRP布混合粘贴形式界面剪切性能试验

为了研究CFRP布混合粘贴的界面粘结性能,设计了4组自锚式面内双剪试验.根据界面剪应力的发展规律,将CFRP布混合粘贴中碳纤维布由初始受力至破坏的过程划分为3个阶段.试验考虑了碳纤维布不同的粘贴长度因素,分析试验中的破坏形式、破坏过程和界面粘结性能.研究表明CFRP布混合粘贴形式中的钢板锚固件提高了CFRP-混凝土界面的粘结强度,将破坏形态由碳纤维布的剥离破坏转变为碳纤维布的断裂破坏,极大地的提高了碳纤维布材料的强度利用率.碳纤维布在未剥离阶段其界面粘结性能较为稳定,钢板锚固件对碳纤维布的初始剥离影响较小;在碳纤维布持续剥离阶段,钢板锚固件可以延缓碳纤维布的剥离,使得界面粘结强度提高18.02%.     

CFRP板侧面加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验

对CFRP板侧面加固混凝土梁的受弯性能进行了试验,分析了碳纤维板加固面积、加固位置、配筋率等参数对加固梁受弯性能的影响,结果表明:使用碳纤维板加固钢筋混凝土受弯构件,可以显著提高其受弯承载力和抗弯刚度,但两者之间并不成正比,CFRP板的用量有一个最佳值;混凝土强度的提高对加固效果的影响不显著,但配筋率的变化对加固效果有较大的影响,低配筋率的梁使用CFRP板加固后承载力的提高幅度要比高配筋率的梁显著;由于CFRP板的弹性模量比钢筋的弹性模量小,加固梁破坏时的挠度仍较大.建议在实际工程中应尽量采用弹性模量高、厚度小的CFRP板,并保证其锚固长度.     

CFRP布加固钢筋混凝土梁的新型复合粘结技术

针对外贴碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固钢筋混凝土构件通常发生CFRP布与混凝土之间的剥离破坏,使得CFRP布的抗拉强度得不到充分利用的问题,提出了一种将外贴法与机械锚固法相结合的新型复合粘结技术,由1个钢片和2个螺栓组成的锚固件对外贴在钢筋混凝土构件上的CFRP布进行锚固,并进行了7根钢筋混凝土梁的试验,主要研究CFRP布的粘贴层数及锚固件间距对加固效果的影响。分析结果表明：新型复合粘结技术可以有效地阻止剥离破坏的发生,使梁的极限承载力得到显著提高,提高程度随CFRP布粘贴层数的增加而增加。     

碳纤维片材抗弯加固钢筋混凝土梁剥离界面剪应力试验研究

碳纤维片材的剥离是抗弯加固钢筋混凝土梁经常会出现一种的早期破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝基部附近的界面剪应力与正应力造成的.通过16根碳纤维板材抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,研究了纤维片材发生剥离区域的界面剪应力分布.研究结果表明CFRP端部一定长度范围内的界面剪应力分布是不均匀的,端头最大,随着与CFRP端头距离的增加而降低;在跨中等弯矩区,受拉区垂直裂缝的发生,导致裂缝基部的CFRP与混凝土间产生界面剪应力而剥离,其剪应力分布类似于钢筋与混凝土之间的锚固粘结应力分布.     

碳纤维片材抗弯加固钢筋混凝土梁剥离界面剪应力试验研究

碳纤维片材的剥离是抗弯加固钢筋混凝土梁经常会出现一种的早期破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝基部附近的界面剪应力与正应力造成的.通过16根碳纤维板材抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,研究了纤维片材发生剥离区域的界面剪应力分布.研究结果表明:CFRP端部一定长度范围内的界面剪应力分布是不均匀的,端头最大,随着与CFRP端头距离的增加而降低;在跨中等弯矩区,受拉区垂直裂缝的发生,导致裂缝基部的CFRP与混凝土间产生界面剪应力而剥离,其剪应力分布类似于钢筋与混凝土之间的锚固粘结应力分布.     

CFRP加固钢筋混凝土梁剥离破坏的试验研究

经外粘片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏模式外,经常会出现一种早期的剥离破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝附近的界面剪应力与正应力所造成.通过16根CFRP抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,主要研究纤维片材端部和裂缝附近的界面剪应力分布规律及其影响因素.研究结果表明:CFRP的剥离现象主要发生在CFRP的端部和跨中垂直裂缝的基部,纤维端部附近最大剪应力出现在CFRP端头处,而裂缝附近剪应力最大值的位置与纤维布剥离发展过程相一致且界面剪应力与无板长度、纤维层数及混凝土强度有关.     

CFRP加固钢筋混凝土梁剥离破坏的试验研究

经外粘片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏模式外,经常会出现一种早期的剥离破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝附近的界面剪应力与正应力所造成.通过16根CFRP抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,主要研究纤维片材端部和裂缝附近的界面剪应力分布规律及其影响因素.研究结果表明：CFRP的剥离现象主要发生在CFRP的端部和跨中垂直裂缝的基部,纤维端部附近最大剪应力出现在CFRP端头处,而裂缝附近剪应力最大值的位置与纤维布剥离发展过程相一致且界面剪应力与无板长度、纤维层数及混凝土强度有关.     

预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能试验

为研究钢-混凝土组合梁经预应力碳纤维板加固后的受弯性能,设计4根预应力碳纤维板加固试件和1根不加固的对比试件. 5根试件均为工字形钢-混凝土组合简支梁,采用四点弯曲静力加载.锚固装置为自主研发的装配式预应力碳纤维板锚固系统,碳纤维板与钢梁之间的锚固主要依靠端部锚具,并辅之以专用环氧胶的黏结作用.试验中考虑碳纤维板的加固量和预应力水平两种因素对加固效果的影响.结果表明:加载全过程截面应变基本符合平截面假定;增大碳纤维板的加固量能提高钢-混凝土组合梁的抗弯极限承载力;增大碳纤维板的预应力有助于提高钢-混凝土组合梁的屈服承载力,对结构抗弯刚度贡献有限;破坏阶段碳纤维板有断裂和剥离两种形式,其强度利用率可达到80%以上.所采用的锚固系统锚固力大、可靠度高,工程实用价值大;预应力碳纤维板加固钢-混凝土组合梁,能有效提高结构的抗弯承载力,是一种补强效果很好的主动加固技术.     

CFRP板加固受弯钢梁的承载力及挠度分析

采用截面等效代换法,对碳纤维板加固受弯钢梁进行了承载力及挠度分析,推导出CFRP板加固受弯钢梁的理论计算公式。为验证公式,进行了5根CFRP板加固钢梁的单调静力试验,并用有限元软件进行模拟分析,将计算结果分别与试验结果和有限元分析结果进行比较后发现：弯矩理论计算值比试验值略小,挠度理论计算值比试验值略大,且都与有限元模拟值相近,说明理论计算安全,计算方法具有良好的适用性。     

碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁延性分析

碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁是一种新型加固方法,通过12根试件的试验,对复合加固梁的截面延性进行计算分析.在普通钢筋混凝土梁截面延性理论计算基础上,根据复合加固特点,考虑到钢筋及钢板的屈服先后次序及混凝土应力状态的不同,对不同状态下的延性进行计算分析.     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的受弯性能

为研究预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的受弯性能,进行3根碳纤维板加固钢筋混凝土梁和1根对比梁的试验研究。研究预应力以及梁底锚固方式对混凝土梁的受弯承载力、刚度、裂缝发展情况、碳纤维板利用率的影响。试验结果表明：预应力碳纤维板加固可明显提高试件的受弯承载力,提高碳纤维板的利用率,减小裂缝宽度,其延性有所下降,在加固构件设计时需特别关注;两种锚固方式均满足正常使用要求,综合考虑无需开槽的MJ-2锚具适用性更强。     

预应力CFRP布三种粘贴方式对RC梁受弯性能的影响

为研究不同加固方式对梁受弯性能的效果,以节约加固成本,采用单元"生死"技术对预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁进行了有限元模拟,并与试验结果做了比较,结果表明计算值和试验值吻合较好.在此基础上,分别设计了三种不同粘贴方式的预应力碳纤维布钢筋混凝土梁.第一种粘贴方式是预应力碳纤维布梁底全部粘贴;第二种粘贴方式是预应力碳纤维布梁底跨中粘贴;第三种粘贴方式是预应力碳纤维布梁底跨中部分粘贴.对三种不同粘贴方式下的预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁进行模拟计算,对比分析三种不同预应力CFRP布粘贴方式对钢筋混凝土梁受弯性能的影响.研究结果表明:同等条件下,采用第二种加固方案效果最佳.     

CFRP板加固混凝土梁试验与设计理论

为研究CFRP板宽度和受拉钢筋配筋率等因素对CFRP板加固混凝土梁受力性能的影响.进行了4根梁的单调静力试验.研究表明:加固梁的破坏模式均为CFRP板剥离破坏;随着CFRP板宽的增加,加固梁的开裂荷载有所提高,但屈服荷载和极限荷载并不一定提高;受拉钢筋配筋率越低,加固梁受弯承载力的提高程度越明显.基于国内外相关试验结果,建议CFRP板剥离应变值取为其极限拉应变的0.6倍.此外,提出了CFRP板加固混凝土梁受弯承载力、裂缝宽度和挠度的设计计算方法,计算值与试验结果吻合较好.     

碳纤维复合材料（CFRP）粘贴层数对开孔钢板的疲劳寿命影响的试验研究

摘 要:疲劳损伤是钢结构失效的重要原因,传统的修复加固钢结构的方法包括钢板焊接、铆接,螺栓连接等,这些加固方法容易产生应力集中现象。CFRP具有比强度和比刚度高的特点,在加固钢结构方面效果良好。通过对3组粘贴有不同层数CFRP的开孔钢板进行疲劳实验,描述了不同类型钢板的破坏形态,并绘制了疲劳寿命曲线和变形曲线,比较了三组钢板在疲劳寿命,裂纹扩展情况,断裂时碳纤维布与钢板之间的协同工作情况的差异和共性。研究结果表明,粘贴碳纤维能够提高钢板的屈服荷载,弥补钢板表面缺陷,减缓钢板疲劳裂纹的扩展速率,增加钢板的延性,从而有效地提高钢板的疲劳寿命,并且随着粘贴层数的增加,疲劳寿命提高效果明显,发现粘贴一层碳纤维布使其平均疲劳寿命提高4.7%,粘贴三层碳纤维布,其疲劳寿命提高77.80%。粘贴碳纤维布能够有效地缩小不同应力作用下钢板变形能力之间的差异,CFRP层数越多,这种差异就越小。同时,CFRP的粘贴层数越多,钢板破坏时的极限变形越大,粘贴三层碳纤维布的钢板的极限变形在0.9mm以上。     

碳纤维布加固钢纤维混凝土梁的抗弯性能预测

在碳纤维布加固钢筋钢纤维混凝土梁中,加固效果要受到被加固结构本身性能、加固材料性能以及荷载情况等因素的影响,因此,加固效果具有极高的非线性.针对这一问题, 在试验研究的基础上,运用神经网络方法,以钢纤维混凝土强度、截面尺寸、纵向钢筋配筋率等10个变量作为输入单元,以加固梁的抗弯承载力作为输出单元,建立了预测加固梁抗弯承载力的BP神经网络模型.通过预测值与试验值的对比分析,验证了该模型的科学性和合理性.     

CFRP加固混凝土梁配布(筋)率优化与造价模拟分析

针对CFRP加固混凝土梁配布(筋)率优化问题,提出了在考虑材料价格的基础上,采用基于应变协调条件和加固混凝土梁正截面受弯承载力的计算方法,利用拉格朗日函数推导出了配布(筋)率优化表达式,并分别运用Excel软件和预算模拟软件进行分析.结果表明:优化配布(筋)率与弹性模量之比、价格之比、抗拉强度之比有关;纤维复合材料的加固量一般在2~5层;当钢筋级别较高、混凝土强度等级较低(C20)时,不宜用碳纤维布加固,这与《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013)规定较符合.