二次受力碳纤维(CFRP)布加固混凝土偏压柱极限压应力研究

根据偏心柱的有效约束区和非有效约束区的分布特点,确定新的截面变化系数,提出偏心柱的等效径向约束力;对Lam and Teng模型进行改进,提出了一次受力下碳纤维(CFRP)布约束混凝土偏压柱极限压应力的计算方法,进而推导了二次受力下碳纤维(CFRP)布约束混凝土偏压柱极限压应力的计算方法;还采用ANSYS软件对碳纤维(CFRP)布加固混凝土偏压柱的一次受力、二次受力的极限压应力进行了数值模拟,将试验值、理论值及ANSYS值进行对比,结果基本吻合,证明了理论推导的科学性,为加固工程提供了理论参考.     

CFRP约束矩形柱与圆弧化处理柱性能对比分析

阐述了CFRP布约束混凝土柱的受力原理及破坏形态,探讨了CFRP布约束混凝土柱的侧向约束机理,进行了在混凝土等级不同、加固量不同条件下矩形柱与圆弧化处理柱的性能对比,并分析了圆弧化处理截面优于矩形倒角截面的原因,提出了将来CFRP布约束混凝土矩形柱的圆弧化处理建议。     

二次受力CFRP布加固钢筋混凝土梁的受剪性能研究

在CFRP加固钢筋混凝土梁受剪承载力的基本假定的基础上,采用桁架-拱模型,推导出了一次受力下CFRP布加固钢筋混凝土梁的斜截面受剪承载力计算公式,考虑了CFRP受力的不均匀性,采用CFRP的有效应变,并在一次受力的基础上,考虑了二次受力对CFRP抗剪的不利,推导出了二次受力下CFRP布加固钢筋混凝土梁的受剪承载力公式.     

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。     

外贴CFRP布梁碳纤维束铆钉锚固下力学特性研究

混凝土梁外贴碳纤维布(Carbon Fiber-reinforced Polymer-CFRP)能显著改善梁的承载性能,在受力过程中为了充分发挥碳纤维材料的抗拉强度,避免碳纤维材料从混凝土表面过早剥离,通常需要对纤维布两端进行锚固。对碳纤维束铆钉这种新型锚固方式,在室内对混凝土梁进行四点反弯加载试验,对比分析了CFRP布加固梁经碳纤维束铆钉锚固与未锚固两种混凝土梁的力学特性。基于试验结果,对碳纤维束铆钉锚固下CFRP布加固混凝土梁的承载力计算公式进行了理论推导,经对比分析推导的理论公式计算值与试验值互相吻合。     

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.     

CFRP加固钢筋混凝土柱承载力模拟分析

为探究碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)加固混凝土柱的承载能力,通过测量混凝土抗压强度、钢筋应力-应变关系及加固混凝土的黏结应力,得到了加固混凝土柱的轴压承载力计算值和模拟值。CFRP布加固的钢筋混凝土柱的荷载-位移曲线趋势与非加固柱相近,CFRP布加固柱的承载力较非加固柱的承载力提高了112.8%,加固试件的黏结强度增大了108.9%。     

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CFRP板加固钢梁抗弯承载力试验研究

通过对碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固受弯钢梁进行受力分析,推导了二次受力下CFRP板加固钢梁抗弯承载力计算公式。为验证该计算公式的正确性,进行了4根CFRP板加固H型钢梁的静力试验,并设置一根未加固钢梁作为对比梁,然后用有限元分析软件ANSYS进行模拟分析,并将理论计算结果、试验结果及有限元分析结果进行对比。结果表明,CFRP板加固钢梁的抗弯承载力随初始应力的增大而减小,所推导的抗弯承载力公式的理论计算结果与试验结果及有限元分析结果较为吻合,表明该计算公式具有较高精度。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力影响因素及抗弯刚度计算分析

碳纤维布加固是近年来在混凝土结构上应用较广泛的加固技术,而预应力碳纤维布加固比普通碳纤维加固更加有效和实用,本文首先从多种角度出发,利用抗弯承载力公式计算结果,对可能影响二次受力下预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力的因素进行分析,然后结合预应力混凝土梁刚度计算公式,推导出正常使用阶段预应力碳纤维布加固混凝土梁刚度及挠度计算公式,并把计算值与试验值进行对比验证,证明了其科学性,可为实际工程提供一定的理论参考。     

复合加固矩形木柱受压应力应变模型

为了研究钢筋加固量、碳纤维布包裹方式等对内嵌钢筋外包碳纤维布复合加固矩形木柱受压应力应变关系的影响,基于27根方木柱和9根矩形木柱的轴心受压试验结果,提出了碳纤维布约束矩形木柱的强度计算方法,推导了复合加固矩形木柱的承载力计算公式,并在此基础上提出了复合加固矩形木柱受压三折线应力应变本构关系模型.基于这种模型计算得到的木柱受压应力应变曲线与试验值吻合较好,从而验证了内嵌钢筋外包碳纤维布复合加固矩形木柱受压三折线应力应变模型的适用性.     

碳纤维布约束混凝土矩形柱的抗压性能研究

对碳纤维布约束的混凝土柱(从方形截面逐步过渡至圆形截面)进行了轴压性能试验。试验研究了碳纤维布约束混凝土柱的破坏形态及轴压应力与轴向、横向应变之间的变化曲线,确定了碳纤维布的有效应变系数。探讨了FRP材料约束混凝土矩形柱的侧向约束机理;提出了新的有效约束面积模型及侧向约束压力计算公式。基于现有试验研究成果,建立了碳纤维布约束混凝土矩形柱的抗压强度与峰值应变计算模型。针对碳纤维布充足约束混凝土矩形柱的应力-应变反应,提出了双线性理论模型,理论计算曲线与试验曲线基本吻合。     

碳纤维布约束加固混凝土偏压柱的试验研究与分析

通过5根碳纤维布约束加固混凝土柱的偏心受压试验,研究了加固后混凝土柱在不同偏心距荷载作用下的破坏特征和受力性能,对外包碳纤维布的横向应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载能力等进行了分析。结果表明,碳纤维布约束加固小偏心受压混凝土柱是有明显效果的,随着偏心距的增大,加固效果逐渐减小;柱截面平均应变符合平截面假定;因偏心受压下混凝土受压膨胀不均匀碳纤维布存在拉应变梯度。根据拉应变梯度简化约束性能,提出修正的受压区等效矩形应力图形以及界限受压区相对高度值,并给出碳纤维布约束加固偏心受压柱的承载能力计算公式。     

ANSYS在CFRP约束混凝土方柱受压分析中的应用

利用ANSYS软件对CFRP布约束混凝土方柱的轴心受压性能的全过程进行了模拟和分析计算,并对其进行了应力和应变分析.结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合良好,有限元分析可较准确地模拟碳纤维布约束混凝土方柱的受力性能;随着CFRP布层数增加,CFRP布约束混凝土的极限强度和极限应变提高,CFRP布对混凝土的约束作用明显增强,研究成果为模拟钢筋混凝土结构的受压性能提供了参考.     

钢筋混凝土矩形柱外包CFRP的轴压比限值分析

钢筋混凝土矩形柱外包碳纤维后,其强度和延性均得到提高,但随着偏心距的增大,强度提高幅度逐渐降低,而延性仍较高。本文基于混凝土偏心受压外包CFRP后的受力特性,给出柱截面受压区对应的应力-应变关系,推导出钢筋混凝土矩形柱外包CFRP后的轴压比限值计算公式,文中还给出了工程算例。该方法可以作为轴压比不满足现行规范要求的混凝土柱外包CFRP加固设计参考。     

不同约束条件下碳纤维布加固素混凝土柱的低温试验与分析

进行了碳纤维布对不同约束素混凝土柱的低温压缩试验,试验参数为3个温度(5℃、-5℃及-10℃)和2种碳纤维包裹方式。试验结果表明,在低温条件下,碳纤维布加固素混凝土柱可以有效地提高混凝土的抗压强度,整片完全包裹约束素混凝土方柱-5℃、-10℃抗压强度分别提高了40.06%、47.48%;碳纤维布还能有效地改善素混凝土柱的变形性能,-5℃全包裹的峰值应变提高了25.2%。     

混凝土帆布和碳纤维布联合约束圆形截面混凝土短柱轴压性能研究

为研究混凝土帆布(CC)与碳纤维(CFRP)布联合约束工作机理,以CC、CFRP布层数、混凝土强度等级及试件尺寸为变量,设计了7个圆形截面素混凝土短柱,对其施加单调轴压荷载。由试验现象及荷载-位移曲线可知,CC与CFRP布可协同工作;相较于未约束或CFRP布与单独约束短柱,CC与CFRP布联合约束短柱承载力及延性提高幅度较大。通过对核心区混凝土、CC层及CFRP布层受力分析,计算得到其弹性理论围压,结合未约束构件混凝土强度,建立联合约束约束混凝土强度与围压函数关系。引入CC与CFRP布约束特征值λ以表征联合约束对核心区混凝土约束程度,建立基于单因素约束特征值λ的联合约束约束混凝土强度函数关系f(λ)。与已有试验数据进行对比表明,函数关系f(λ)具备一定的可靠性。     

CFRP加固钢—混凝土组合梁抗弯承载力的参数分析

应用理论计算公式,对影响抗弯承载力的CFRP片材厚度、弹性模量以及混凝土强度等参数进行了分析,结果表明,使用弹性模量高、厚度大的CFRP片材加固的组合梁,承载力提高更大;采用高混凝土强度的梁,其极限抗弯承载力提高效果更明显。     

Truss-arch model for shear strength of seismic-damaged SRC frame columns strengthened with CFRP sheets

Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) materials are important reinforcing substances which are widely used in the shear strengthening of seismic-damage steel reinforced concrete (SRC) frame structures. To investigate the shear strength of SRC frame columns strengthened with CFRP sheets, experimental observations on eight seismic-damaged SRC frame columns strengthened with CFRP sheets were conducted at Yangtze University and existing experimental data of 49 SRC columns are presented. Based on the existing experiments, the theories of damage degree, zoning analysis of concrete, and strengthening material of the column are adopted. To present the expression formula of the shear strength of SRC frame columns strengthened with CFRP sheets, the contributions of strengthening material and transverse reinforcement to shear strength in the truss model are considered, based on the truss-arch model. The contribution of arch action is also considered through the analysis of the whole concrete and that of the three zones of the concrete are also considered. The formula is verified, and the calculated results are found to match well with the experimental results. Results indicate that the proposed whole analysis model can improve the accuracy of shear strength predictions of shear seismic-damaged SRC frame columns reinforced with CFRP sheets.