不同方法加固预应力混凝土空心板受力性能试验研究

采用板底粘贴碳纤维布和板顶叠合混凝土层的方法研究对预应力空心板的加固效果。共进行了3块板的加固试验,分别采用板底粘贴碳纤维布、板顶叠合混凝土现浇层、同时粘贴碳纤维布和叠合混凝土层3种加固方法,通过测试开裂荷载、极限荷载、挠度和应变,研究了加固板受弯性能。结果表明:在本试验条件下,采用板底粘贴碳纤维布方式加固对板的承载力和延性均有大幅提升;采用板顶叠合层加固的方式对板的承载力和刚度有大幅提升,但破坏形式仍为脆性破坏;而同时采用板底粘贴碳纤维布和板顶叠合层的方式,对板的承载力提高更大,延性也大幅提升。     

粘贴不同FRP布加固预制空心板的试验研究和计算分析

预应力混凝土空心板老化损伤或使用荷载增加均可能导致其受弯承载力不能满足要求,影响结构的正常安全使用。本文共进行了10块粘贴不同FRP布加固预制空心板的对比试验研究,其中3块为对比试件(CS1~CS3),2块为粘贴不同宽度GFRP布加固试件(S1、S11),3块为粘贴不同宽度和厚度CFRP布加固试件(S2、S3、S10),2块为粘贴不同层数BFRP布加固试件(S12、S13)。研究结果表明,粘贴不同类型FRP布加固预制空心板的极限荷载明显提高21%~119%,平均提高67%;极限位移显著增加60%~135%,平均提高100%。加固试件跨中截面应变随荷载增加仍基本符合平截面假定。随着FRP布宽度和厚度增加,相同荷载作用下加固试件受拉边缘中心FRP布的拉应变有所降低。粘贴FRP布加固预制空心板的理论计算和有限元分析结果均与试验值吻合较好,满足工程精度要求。根据所提出的设计公式,可进行粘贴FRP布加固预制空心板的设计,且易于施工。     

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。     

纵向侧贴预应力碳纤维布加固连续梁的试验与有限元分析

为研究负载作用下纵向侧贴预应力碳纤维布加固钢筋混凝土连续梁的受力性能,制作了4根2跨连续梁,其中1根未加固,3根加固。在加固梁每跨下部纵向侧贴预应力碳纤维布,中间支座上部纵向侧贴非预应力碳纤维布。通过静载试验,得到了连续梁的受弯承载力、变形、裂缝等试验数据。同时,利用非线性有限元分析软件ABAQUS对试验梁进行数值模拟,并与试验结果比较。结果表明:负载作用下纵向侧贴预应力碳纤维布加固钢筋混凝土连续梁能显著提高屈服荷载和极限荷载,预应力碳纤维布的存在提高了连续梁的刚度,减小了连续梁的变形;预应力水平越高,屈服荷载提高和变形减少越明显;利用ABAQUS非线性有限元分析结果与试验结果吻合较好,可为类似的加固设计和试验提供参考。     

碳纤维布加固预应力空心板承载力与延性试验分析

本文通过7块足尺寸预应力混凝土空心板粘贴碳纤维布后,在均布荷载作用下的试验,进行了抗弯承载力和位移延性的研究。提出了碳纤维布加固预应力混凝土空心板延性的概念和计算方法,分析了碳纤维布不同粘贴方式、不同粘贴量对承载力和延性的影响,可以得出如下结论:碳纤维布加固预应力混凝土空心板可有效提高承载力,提高程度达48%~109%;粘贴碳纤维布后预应力混凝土空心板在预应力钢筋屈服后,其跨中挠度增长显著,显示出较好的延性。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的分析

对预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁构件的性能做了初步的研究,对比预应力碳纤维布加固的受弯构件与非预应力碳纤维布加固的受弯构件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载等工作性能,分析预应力对构件弯曲性能的影响。结果表明:用预应力碳纤维布加固混凝土梁是一种有效、可行的加固方法,加固效果明显。     

预应力碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为了研究预应力碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能,通过对1根普通梁、1根直接粘贴碳纤维布加固梁、1根直接粘贴预应力碳纤维布加固梁、2根加载至裂荷载后分别进行碳纤维布加固和预应力加固梁的抗弯性能试验研究,分析碳纤维布、预应力碳纤维布加固对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响。试验结果证明,在梁加载至裂荷载后再进行碳纤维布加固对梁的承载力、抗弯刚度、碳纤维布应变/利用率、抑制裂缝增长提高更为明显。     

预应力碳纤维布材加固混凝土受弯构件的抗弯性能研究

本文对预应力碳纤维布材加固混凝土梁构件的性能做了初步的研究,并提出了应用预应力碳纤维布材加固梁构件的施工工艺。在此基础上,作者进行了9根试件的试验。通过试验结果对比了预应力碳纤维布加固的受弯构件与非预应力碳纤维布加固的受弯构件的开裂荷载、极限荷载、抗弯刚度等工作性能,分析了预应力对构件弯曲性能的影响,讨论了预应力水平变化引起的构件使用荷载以及变形能力的变化。试验发现预应力碳纤维布材加固的试件的开裂荷载较对比试件提高了43%至214%,在对比试件屈服荷载下的变形为对比试件的29.8%至56.3%。试验结果与分析表明预应力碳纤维布材极大地提高了梁构件的工作性能。另外,本文提出了预应力碳纤维布材加固的受弯构件的界限补强率、极限承载力、抗弯刚度以及挠曲变形的计算公式。     

预应力CFRP布加固腐蚀钢梁试验研究

通过切除钢梁下翼缘部分面积来模拟钢梁的局部腐蚀损伤,再粘贴碳纤维（CFRP）布于钢梁受拉翼缘进行加固修复,以此开展CFRP布加固腐蚀钢梁受弯性能的研究。共进行了6根CFRP布加固腐蚀钢梁试件的静载试验,根据钢梁受腐程度取翼缘宽度切除的比例分别为0%,50%和100%,切口宽度3mm,然后在钢梁下翼缘粘贴CFRP布或预应力CFRP布。试验结果表明,在加固钢梁的受拉翼缘屈服后,粘贴CFRP布能有效提高构件的承载力,预应力CFRP布加固能有效提高钢梁的屈服荷载和极限荷载。粘贴CFRP布、预应力CFRP布加固未腐蚀钢梁的极限荷载比原钢梁极限荷载分别提高12.9%、16.1%;CFRP布、预应力CFRP布加固腐蚀钢梁比原钢梁极限荷载分别提高6.5%、16.1%。在试验基础上,建立了预应力CFRP布加固腐蚀钢梁的承载力计算式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

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。     

CFRP加固损伤钢梁有限元分析

研究了碳纤维复合材料粘贴损伤H型钢梁翼缘表面用于结构补强与加固的技术特点,对不同层数CFRP布加固受弯钢梁进行有限元分析。得到了加固前后的荷载-应变曲线和荷载-挠度曲线,分析CFRP用量对钢梁的破坏模式、屈服和极限荷载、刚度的影响。结果表明,加固钢梁屈服、极限荷载和刚度有不同程度的提高,随着加固层数的增加对结构极限状态的影响要高于对屈服状态的影响。     

反拱法加固混凝土受弯构件理论及试验研究

对采用反向起拱粘贴碳纤维布加固混凝土梁构件的基本原理和设计方法进行了初步研究,提出了基于预应力原理的反拱法碳纤维布材加固梁构件的施工工艺。在此基础上,进行了3根试件的试验。通过试验结果对比了不同加固工艺的受弯构件的开裂荷载、极限荷载、抗弯刚度等工作性能,分析了反拱加固的预应力效应。试验发现,反拱加固试件的开裂荷载较普通粘贴加固试件的开裂荷载提高了36.2%,屈服条件下的变形减小了24.2%。试验结果表明,采用反拱加固可方便有效地卸除加固构件的残余应力,并产生预应力效应,可充分发挥碳纤维布材料高强度的特性,提高构件刚度和承载能力。     

FRP加固RC双向板受力全过程的非线性分析

本文通过有限元法模拟和模型试验,对外贴玻璃纤维条带加固钢筋混凝土双向板的受弯性能进行了非线性全过程分析,研究了加固板的挠度以及纤维应变随荷载变化规律,对玻璃纤维条带加固RC双向板的受力机理进行了分析。分析结果表明,通过合理选择有限元数值模型,可以较好地模拟外贴玻璃纤维条带加固RC双向板的受弯性能。分析结果和试验结果均表明外贴玻璃纤维条带可以有效地提高双向板的抗弯刚度、开裂荷载和极限承载力。     

预应力碳纤维板加固矩形梁的试验研究

以往使用不施加预应力的碳纤维材料加固构件不能最大限度发挥材料性能,预应力碳纤维板加固技术可有效解决上述缺陷。本文在此基础上优化了锚固设备,并对6根采用外部粘贴预应力碳纤维板加固的构件进行了抗弯试验,分析了3套锚具的性能,研究了预应力碳纤维板加固对试件特征荷载、裂缝发展、碳板与钢筋协同性等的影响。试验结果表明:预应力碳纤维板加固可显著提高受弯构件开裂及屈服荷载,减小构件使用阶段内的变形,充分发挥碳纤维材料性能。     

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度

利用外加电流加速锈蚀法获得锈蚀钢筋混凝土梁,对其粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验,并对加固试验梁建立有限元模型,研究其在静力荷载作用下的抗弯刚度和变形能力。结果表明,随钢筋锈蚀率增大,碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度发生退化,极限变形能力逐渐削弱。粘贴纵向碳纤维布在一定程度上能够提高锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度,设置横向U形箍则能有效提高加固体系的整体工作性能。在试验及分析结果基础上,按照传统钢筋混凝土梁截面抗弯刚度解析分析方法的思路,引入钢筋应变综合系数来考虑锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能退化对梁抗弯刚度的影响,并根据试验梁和钢筋不同锈蚀程度有限元模型梁的计算刚度进行反推计算,建立了钢筋应变综合系数的计算公式,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。与试验结果及有限元模拟分析结果的比较表明,所提计算方法具有较高的精度。     

梁底粘贴CFRP加固的新疆杨木梁抗弯试验研究与有限元分析

通过6根矩形截面新疆杨木梁的抗弯试验和有限元软件ANSYS模拟分析,通过碳纤维布(CFRP)加固新疆杨木梁的抗弯性能的试验研究,分析未加固梁与加固梁的极限承载力、跨中挠度等性能指标。通过有限元软件ANSYS对加固木梁抗弯试验全过程进行数值模拟,得出加固木梁在静力荷载作用下的荷载-挠度曲线、应力-应变云图等。结果表明:在新疆杨木梁的受拉区粘贴CFRP可以明显的改善木梁的抗弯性能,有限元软件ANSYS模拟结果与CFRP加固新疆杨木梁抗弯试验结果基本吻合,验证了选取单元和建模的正确性。     

碳纤维布加固空心板受力性能分析及承载力计算

结合碳纤维布加固PC空心板的受力特点及破坏模式,探讨了碳纤维布加固PC空心板承载力计算公式。以非线性有限元理论为基础,对碳纤维布加固PC空心板受力性能进行仿真分析,研究不同加固量对空心板受力性能的影响。     

碳纤维布-聚合物砂浆复合加固预应力空心板受力性能试验研究

对9块预应力混凝土空心板分别进行了加固研究,其中2块作为未加固的对比板,4块作为单独碳纤维布加固预应力混凝土板,1块采用聚合物砂浆叠合加固预应力混凝土板,2块作为碳纤维布-聚合物砂浆复合加固预应力混凝土板。通过试验研究,研究了各种不同加固方式加固后预应力混凝土板的受力性能以及破坏形态,给出了碳纤维布-聚合物砂浆复合加固预应力混凝土空心板极限承载能力的计算方法以及计算公式,找出了其限制条件。     

碳纤维布加固玄武岩纤维复材筋工程用水泥基复合材料混凝土梁的受弯性能

设计制作了三组不同层数的碳纤维布(CFS)加固受弯构件,分别为玄武岩纤维复材(BFRP)筋混凝土梁、BFRP筋工程用水泥基复合材料(ECC)梁和BFRP筋ECC-混凝土复合梁,并对其进行受弯性能试验研究。研究了碳纤维布粘贴层数对加固试件极限荷载、破坏形态、裂缝和变形的影响。结果表明:相同荷载下,复合梁和ECC梁试件的变形和裂缝宽度均小于普通混凝土梁试件。在受弯构件受拉区配置ECC可有效提高构件抵抗变形和裂缝的能力。经粘贴碳纤维布加固后的试件的开裂荷载和极限荷载均大于未加固试件,粘贴一、二、三层CFS加固的复合梁极限荷载较未加固梁分别增加了12. 5%、16. 6%、19. 7%。粘贴CFS布可有效提高构件的承载力和抵抗变形、裂缝的能力。改善效果随CFS粘贴层数的增加而增大,但提升幅度逐渐减小。     

外部粘贴预应力碳纤维板加固T梁桥极限承载能力研究

对承载能力不满足要求的装配式混凝土T梁桥采用外部粘贴预应力碳纤维板进行加固,为得到加固后的装配式混凝土T梁桥的极限承载力,利用Midas有限元软件建立了外部粘贴预应力碳纤维板加固混凝土T梁桥空间有限元计算模型,进行了加固后装配式混凝土T梁桥极限承载力的全过程分析。研究结果表明:采用外部粘贴预应力碳纤维板对装配式混凝土T梁桥进行加固,可以充分发挥碳纤维板的高强特性,减小混凝土的应力,改善混凝土T梁的受力性能,延缓裂缝的产生;提高混凝土T梁的屈服荷载、极限荷载,使混凝土T梁的承载能力得到提高;增大T梁的刚度,使T梁的挠度明显减小,变形得到有效控制。