碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

通过观测1根完好未加固和1根碳纤维布加固的钢筋混凝土梁在不同荷载作用下的跨中挠度、裂缝开展、钢筋应变、碳纤维布应变等的发展情况,对碳纤维布加固试验梁的受弯性能进行分析,结果表明:碳纤维布加固有效地抑制了试验梁的开裂,加固梁开裂荷载与未加固梁对比提高5.1%.在加固梁相对于未加固梁设计承载力提高40%的情况下,碳纤维布试验梁实际提高承载力为52%左右,说明碳纤维布加固设计具有比较高的保证率.根据试验数据对比分析常用的3种加固规范(GB 50010—2002,JTG/TJ 122—2008,CECS146:2003)对碳纤维布加固设计的保证率,并对在不同计算情况下,保证率达不到要求的规范进行了原因分析.     

Increasing the flexural performance of RC beams strengthened with CFRP materials

In recent years scientific attention has focused on the use of FRP composites as the most promising technologies for repairing, strengthening or retrofitting existing structures to resist higher loads and to rectify damage. The use of external FRP as flexural strengthening gives advantages in terms of resistance, stiffness and ductility. In this paper, a new methodology of reinforcement is applied on a beam in order to increase its load carrying capacity, by generating a higher internal couple of the transversal section, but leaving the weight of the element practically the same. This was possible by using a new composite joist, joined at the intrados of the original beam. The study was carried out on beam samples scaled 1:2 size. The results obtained show that this methodology was very useful in the case of a transformation of the use of a civil structure and also when an increase of the resistant section is required.     

碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究碳纤维增强复合(CFRP)网格和聚合物水泥砂浆(PCM)复合加固工字形截面钢筋混凝土(RC)梁的抗剪性能,对3个试件进行抗剪性能试验和有限元模拟,分析了CFRP网格-PCM加固RC梁的抗剪破坏机理,研究了不同加固方式对试件抗剪性能的影响。研究结果表明:采用CFRP网格-PCM对RC梁进行抗剪加固可有效抑制斜裂缝的发展,能够较大幅度提高RC梁的抗剪承载力;相比仅腹部加固的试件,腹部和腋部都加固的试件的二次刚度、极限荷载均有所提高,且CFRP网格变形减小,与混凝土界面的黏结能力增强;在有限元分析中,采用混凝土的CDP模型和Spring2弹簧单元来预测CFRP网格加固混凝土的抗剪承载力是可行的;建立了基于杆状材料有效应变的抗剪计算方法,该方法可有效预测加固RC梁的抗剪承载力,为结构加固设计提供参考。     

海洋环境下碳纤维加固钢筋混凝土构件耐久性试验研究

利用电化学腐蚀原理,对长期在腐蚀环境下工作的不同碳纤维包裹方式的7根钢筋混凝土梁和5根钢筋混凝土柱外加恒定电流.加速其腐蚀.对比每根构件在腐蚀过程中的物理力学性能及其变化,分析不同碳纤维包裹方式对钢筋混凝土构件耐久性产生的不同影响,提出该防腐蚀方法在工程的建议.试验表明:钢筋混凝土构件经碳纤维包裹后其耐久性有不同程度的...     

碳纤维布加固混凝土梁的可靠度分析

在大量检测验证的基础上,得到了结构加固用碳纤维布力学指标的统计参数,基于结构可靠度理论方法,通过钢筋混凝土梁采用碳纤维布加固前后的可靠指标计算比较分析,研究了碳纤维布加固钢筋混凝土梁的可靠度水平的变化。同时讨论了各随机变量均值及变异系数对碳纤维布加固混凝土梁可靠指标的影响趋势及程度,为碳纤维布加固混凝土受弯构件的应用范围提供了基础判据,按照这个思路,可以对不同类型FRP材料加固不同构件的可靠度进行分析。     

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.     

碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁延性计算

将碳纤维布与钢板结合起来对钢筋混凝土梁进行加固,试验表明,该方法虽能使构件的承载能力和刚度都得到显著地提高,但对延性的削弱也不可忽视。基于复合加固梁的受力特征,提出加固梁截面曲率延性系数的计算方法,并讨论了其影响因素。     

混锚预应力U形碳纤维条带抗剪加固混凝土梁试验研究

研发钢筋混凝土梁抗剪加固用U形纤维增强复材（FRP）条带的预应力系统,提出一种预应力U形条带端锚与黏贴并用（简称混锚）的抗剪加固方法。完成了1根未加固、7根采用U形碳纤维（CFRP）条带进行抗剪加固的矩形截面梁剪切试验,加固梁中1根为纯黏贴、6根为混锚预应力。结果表明：混锚预应力加固在抑制主斜裂缝开展、延缓箍筋屈服和提高箍筋塑性利用率等方面的表现均优于纯黏贴加固,能够防止FRP端部剥离并实现拉断破坏,大幅度提高纤维强度利用率,显著提高梁的抗剪承载力,最大提升率达92%。预应力和配纤率的大小对抗剪加固效果有较明显影响,其他条件相同时,预应力越大或配纤率越高,加固梁综合性能越好。建议了混锚预应力U形CFRP有效应变的计算公式,用于预测剪切破坏时CFRP的贡献和加固梁的承载能力,与试验结果符合良好,可供工程应用参考。     

The problem of shear in RC beams strengthened with CFRP laminates

The effectiveness of externally bonded reinforcement of a strengthened Reinforced Concrete (RC) beam subjected to a shear-dominant loading regime is not well-established. The aim of this paper is to clarify the structural performance of RC beams without any internal shear reinforcement but strengthened with Carbon Fibre Reinforced Polymer (CFRP) laminates when the primary mode of failure of the un-strengthened beam is in shear. Four RC beams were specifically designed without and with an externally anchorage system, which was carefully detailed to enhance the benefits of the strengthening lamina and counteract the destructive effects of shear forces. All the four beams were identical in terms of their geometry, internal reinforcement and concrete strength but varied in their test loading regime to highlight the role of shear. All the beams were tested under four point bending and extensively instrumented to monitor strains, cracking, load capacity and failure modes. The structural response of the four beams is then critically analysed in terms of deformability, strength and failure processes under a shear loading regime. It is shown that with a carefully designed anchorage system, a predominantly brittle shear failure of a strengthened beam can be transformed to an almost ductile failure with well-defined enhancement of structural performance in terms of both deformation and strength. The results presented in this paper should enable engineers to totally avoid shear failure in strengthening beams with little or even no internal shear reinforcement.     

槽形CFRP板条嵌入式增强混凝土梁受剪性能试验研究

为了进一步研究嵌入式CFRP板条对混凝土梁受剪承载力的增强效果,对以往研究成果进行分析总结,提出两种新型的嵌入式受剪增强方式:槽形CFRP板条正向垂直和侧向平行嵌入.试验共设计制作2组4根CFRP嵌入式增强梁,两个对比梁.试验梁采用四点加载,研究CFRP板条的嵌入方式、间距和配箍率对受剪承载力提高的影响,同时分析CFRP板条强度的发挥程度,增强梁的破坏形态以及斜裂缝开展规律.基于破坏形态,对比已有的计算方法,提出CFRP板条抗剪贡献计算方法.研究结果表明所提出的两种嵌入式槽形CFRP板条能够更加充分地利用CFRP的强度,尤其是侧向平行嵌入方式,能够使嵌入式增强梁的受剪承载力提高更为显著;CFRP抗剪贡献计算方法能够适用非剥离破坏形态,具有较高的精度,不过该公式仍需进一步完善才可适用于普遍情况.     

关于CFRP加固钢筋混凝土受弯构件抗弯刚度的非线性有限元研究

利用大型通用有限元软件ANSYS10.0,对碳纤维片材(CFRP)加固钢筋混凝土梁的挠度进行了非线性有限元分析.研究了各种加固方案的挠度随荷载变化的情况,并与实测值进行了对比,计算表明,数值模拟的结果与实测值能较好地吻合,且粘贴碳纤维布后可使挠度明显减少.     

CFRP加固钢筋混凝土梁抗爆性能试验研究

通过对三组15根CFRP加固钢筋混凝土梁进行抗爆性能试验,研究了CFRP粘贴层数、配筋率、爆炸荷载大小等因素对裂缝开展、破坏形式、应变和挠度的影响。试验结果表明,加固梁的裂缝数量明显增多,但裂缝宽度减小了43%～71%,裂缝间距减小了79%～89%,U形锚固有效阻止了CFRP剥离,使加固梁呈CFRP拉断破坏。随着CFRP粘贴层数的增加,梁的抗爆能力平均提高量为13%～42%。对应于配筋率为0.84%、1.30%、1.88%的加固梁在第1、2、3次爆炸加载时的抗爆能力平均提高量分别为14%、16%和29%,但随着配筋率增加,加固梁的抗爆能力提高幅度有所减小。当爆炸荷载较大时,CFRP与受拉纵筋之间开始出现应变差,CFRP的存在使得钢筋的应变发展滞后于未加固梁中钢筋的应变发展,这种现象随爆炸荷载增大而趋于明显。CFRP可以有效提高钢筋混凝土梁的刚度,但加固梁的变形能力减小。     

二次受力下碳纤维布加固钢筋混凝土梁的分析

以有限元软件ANSYS为分析工具对二次受力状态下碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯承载力进行了非线性分析,并与试验值进行对比,结果表明：ANSYS计算值与试验值吻合较好,初始荷载的存在会降低碳纤维布加固的效果,建议在实际加固工程中尽可能卸载,以保证加固效果。     

CFRP受剪加固钢筋混凝土梁的理论研究

对CFRP受剪加固钢筋混凝土梁的方法及破坏模式进行了分析,对受剪承载力的计算方法进行了研究,提出了采用CFRP加固混凝土构件的施工要点,以供参考。     

碳纤维布加固火灾后钢筋混凝土梁的试验研究

首先简要介绍了3根足尺的钢筋混凝土梁火灾试验情况,火灾后用碳纤维布加固其中两根梁,然后对加固后的梁和1根未加固的对比梁进行单调加载的静载试验,观测比较梁发生破坏的全过程.通过对静载试验结果进行分析发现,碳纤维布加固能够明显提高火灾后钢筋混凝土梁的极限承载力和钢筋屈服后的刚度,能够较好约束梁裂缝的发展.因此,碳纤维布对于火灾损伤后的钢筋混凝土梁,是一种较为有效的加固方法.     

碳纤维板条嵌入式加固钢筋混凝土梁试验研究

对7根内嵌碳纤维板条加固钢筋混凝土梁进行试验研究,研究钢筋及碳纤维板应变,并利用有限元软件ANSYS对各试件加载全过程进行模拟,与试验结果进行对比.     

碳纤维布加固RC梁试验研究及有限元分析

通过试验分析了布厚度、箍筋强度和布端到支座距离等因素对CFRP布底板加固RC梁布端剥离破坏的影响,并应用ANSYS软件进行有限元分析。分析比较试验结果和有限元模拟结果表明,计算所采用的有限元模型及必要的简化方法是合理的。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面受弯承载力分析

对预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力性能进行了分析,提出了极限弯矩、开裂弯矩、消压弯矩的计算公式,同时,为了保证加固梁破坏时的延性,结合碳纤维布的材料特性,给出了最大与最小配布率的计算公式.     

利用ANSYS对碳纤维布加固RC梁的非线性有限元分析

通过利用大型通用有限元软件ANSYS,对钢筋混凝土（RC）试件梁的5种碳纤维布粘贴方案的抗弯性能,进行了非线性有限元分析。结果发现,屈服荷载和极限荷载的计算值与实测值吻合得很好。这说明通过选用适当的ANSYS单元类型和设置合理的参数,完全可以实现对粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土结构的“虚拟试验”。本文目的是确定一些具有共性的参数,以便于其它情况的分析。     

Fatigue performance of reinforced concrete beams strengthened with CFRP sheets

The paper presents the results of an experimental and analytical study involving the static and accelerated fatigue testing performance of nine reinforced concrete beams externally strengthened with different number and configuration of CFRP sheets. The beams were tested for the stress ranges of 0.25f_y–0.35f_y, 0.45f_y–0.65f_y, 0.65f_y–0.90f_y, and 0.45f_y–0.90f_y. After validating a nonlinear finite element analysis (NLFEA) with experimental test results, NLFEA was extended to provide a better understanding of the effect of fatigue stress range, number of CFRP layers, and the CFRP contact area with concrete on the performance of the reinforced concrete (RC) beams. The stress ranges have a significant effect on the permanent deflection at mid-span especially for the stress range of 0.45f_y–0.90f_y. Cyclic fatigue loading produced a time-dependent redistribution of the stresses that lead to a sudden drop in concrete stresses and a mild increase in steel and CFRP sheet stresses as fatigue life was exhausted. In addition, the authors recommend fatigue design considerations for calculating the reduction in the stiffness and ultimate load capacity due to fatigue loading.