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。     

碳纤维布加固混凝土梁截面刚度计算

在分析碳纤维布加固后混凝土梁截面刚度变化规律的基础上 ,通过对试验资料的统计分析建立了碳纤维布加固混凝土梁截面刚度的简化计算公式 ,经试验资料验证 ,该公式具有较高的精度     

碳纤维布加固混凝土梁截面刚度计算及计算机模型

在分析碳纤维布加固后混凝土梁截面刚度变化规律的基础上,采用解析分析方法,较系统地建立了碳纤维布加固混凝土梁各种受力状态的截面刚度的简化计算公式并用计算机进行模拟。该公式与《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》[1]相配套,有利于完善加固工程设计。     

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。     

新型预应力碳纤维布加固梁裂缝与刚度分析计算

在介绍新型拉锚一体化预应力碳纤维布张拉与拉锚设备及技术特点的基础上,根据新型预应力碳纤维布加固混凝土梁正常使用阶段的截面受力情况分析,提出了该种梁裂缝的分布及其平均间距和裂缝宽度的主要因素以及影响该梁短期刚度的主要因素。在参照分析无粘结部分预应力混凝土梁的裂缝宽度公式、短期刚度公式的基础上,提出了与规范相对应的一套拉锚一体化预应力碳纤维加固混凝土梁的裂缝宽度的计算公式及短期刚度计算公式。与试验结果对比表明,建议计算方法及公式准确度较高。     

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刚度计算方法研究

通过15根碳纤维布加固梁的受弯性能试验,对加固梁的刚度性能进行了研究,分析了初始荷载和碳纤维布预应力对刚度的影响。并采用解析方法推导了预应力碳纤维布加固具有初始荷载混凝土梁的刚度计算公式。与试验结果的比较分析表明,公式具有较高精度,且形式上与钢筋混凝土梁公式较为一致,容易为工程设计人员接受,可供工程加固设计应用。     

预应力CFRP布加固混凝土梁受剪分析

为开展负载状态下预应力碳纤维布加固低强度混凝土梁斜截面受剪承载力性能的研究,依据配箍率不同设计制作3组共计12根钢筋混凝土梁,每组选择1根非加固钢筋混凝土梁作为对比梁,其余3根预加载至对比梁极限受剪承载力的40%,在持荷状态下利用预应力碳纤维布对试验梁弯剪区段进行加固。完成了12根试验梁单点加载受剪试验,获得了承载力、变形等试验数据。基于实测数据,利用ABAQUS有限元分析软件建立了预应力碳纤维布加固低强度混凝土负载梁的有限元分析模型,经过理论分析,建立了预应力碳纤维布加固低强度混凝土负载梁斜截面受剪承载力计算公式。     

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。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁挠度研究

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁可以有效地提高构件的抗弯刚度,并且随着预应力水平的提高,加固梁的挠度相应地减小。分析了预应力碳纤维布加固混凝土梁的抗弯刚度变化过程,及预应力对加固梁刚度的影响。由此分析了加固梁的荷载-挠度曲线的变化过程,将挠度曲线近似看作由三段直线组成,在直线双线性法的基础上提出了加固梁的挠度计算公式,按公式计算的值与两个试验(共10根试件)结果较为吻合。     

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。     

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一次二次受力梁抗弯试验研究

就CFRP布加固RC梁的未加预应力、施加顸应力以及施加预应力后梁的未有初始应力(一次受力)、有初始应力(二次受力)等不同工况共八根梁进行了对比试验,同时进行了锚固端不同锚固方式共五种工况的加固效果的对比试验。试验结果分析表明：CFRP布预应力施加方法简便且易在加固施工实践中应用;CFRP布施加预应力在加固效果上明显优于不加预应力的加固方法;施加预应力加固时必须在端头锚固且锚固效果良好。     

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。     

初始损伤对CFRP加固混凝土梁受弯性能的影响

通过9根碳纤维布加固的具有初始损伤钢筋混凝土梁、6根碳纤维布直接加固钢筋混凝土梁及3根对比钢筋混凝土梁的抗弯性能试验，分析了初始荷载、初始裂缝及加载历史等对加固梁裂缝发展、屈服荷载、刚度、极限荷载的影响。试验结果表明，采用碳纤维布加固钢筋混凝土梁可以有效的提高其抗弯性能。初始荷载、初始裂缝及加载历史等对加固梁的裂缝发展、刚度、屈服荷载和极限荷载均有不同程度的影响。     

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.