预应力CFRP加固钢筋混凝土受弯构件的抗力概率模型研究

预应力CFRP 加固混凝土结构技术因其在材料性能利用方面的优越性能已成为CFRP 加固的热点方向,其中预应力CFRP 加固结构的可靠性是这一方向研究的重要内容。该文分析了影响预应力CFRP 板加固钢筋混凝土受弯构件承载力的主要变量的概率特征,考虑CFRP 板尺寸效应和应力分布的影响,采用Weibull 分布推导了CFRP 板的极限强度概率分布函数,根据预应力CFRP 张拉工艺,分析了预应力损失随机变量,建立了在不同失效模式(破坏形态)下的受弯构件抗力概率模型,并开展了参数敏感性分析,获得各个失效模式下抗力概率模型的主要影响因素。研究结果表明:抗力概率模型是预应力CFRP 加固结构的失效概率计算与可靠度校准的重要内容之一,各参数的影响规律与各失效模式的破坏形式密切相关。     

预应力碳纤维板加固钢梁抗弯性能试验研究

普通外贴碳纤维材料加固钢结构技术无法充分发挥材料的高强性能,加固效果有限,采用预应力加碳纤维加固可有效解决上述缺陷。该文在成功研制用于加固钢结构的碳纤维板张拉装置的基础上,进行预应力碳纤维板加固钢梁抗弯性能试验,研究了预应力碳纤维加固对试件承载力、变形、破坏形态以及碳纤维应用效率的影响。试验结果表明,与非预应力碳纤维板加固的钢梁相比,预应力碳纤维板加固可有效提高试件的抗弯承载力和刚度,充分利用碳纤维材料性能。两端的可靠锚固避免了由于端部锚固不足而发生碳纤维板剥离破坏。     

截面宽度对高强混凝土受弯构件延性的影响

本文研究截面宽度对高强混凝土受弯构件性能的影响。混凝土立方体强度达１１８Ｍｐａ的受弯构件试验表明：开裂荷载、屈服荷载和最大荷载与构件载面宽度成正比，构件的载面宽度越大，其极限转角、挠度延性及压区混凝土极限压应变也越大。     

钢管轻砼受弯构件的试验研究

本文对钢管轻砼构件进行了抗弯试验，对构件的受弯过程、荷载－变形曲线及中和轴的变化规律进行了分析，为研究钢管轻砼偏压构件的力学性能奠定了良好的基础。     

钢丝网复合砂浆加固混凝土受弯构件非线性分析

对用钢丝网复合砂浆加固的钢筋混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究.试验包括16根用钢丝网加固的梁和两根未加固的对比梁,采用U形三面的加固方式(钢丝网复合砂浆包裹了梁的受拉面及两个侧面).试验中对比了加固与未加固构件的裂缝开展情况、跨中挠度以及极限荷载.试验结果表明,钢丝网复合砂浆薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,提高抗裂性能,增强构件的抗弯刚度.理论部分采用非线性的方法得到加固构件的荷载-挠度曲线,与试验结果比较,有较好的吻合.     

火灾后钢筋混凝土受弯构件的承载力性能研究

分析了火灾后钢筋混凝土构件的物理力学性能,并介绍了其剩余承载力的计算方法,并讨论了该计算方法的局限性。     

钢筋混凝土受弯构件出现垂直贯通裂缝的原因分析

本文针对工程中钢筋混凝土受弯构件上出现贯通垂直裂缝的原因进行了分析，指出混凝土的收缩、温度的变化以及设计时结构计算模型的选择错误是造成钢筋混凝土受弯构件产生垂直贯通裂缝的主要原因。     

受弯构件的变形性与新的性能指标的研究

提出用变形性代替传统延性的概念以适应使用了新型材料(如纤维增强复合材料,即FRP)的受弯构件的荷载-变形关系的多样化.通过分析已有的性能指标,定义了设计目标状态和极限破坏状态作为构件的性能特征状态,并提出一组新的性能指标:变形性系数D、承载力系数S、变形能系数Y和综合性能系数F,用以全面地描述各种构件的性能和安全储备.参照传统构件,分析了5种受弯构件的数值计算结果,获得了各性能指标的取值范围及它们之间的关系,并提出可以通过提高构件承载能力来弥补其变形储备不足从而保证总体安全储备不变.建议用F指标来确定各种受弯构件的设计目标状态,从而获得合理且一致的安全性储备,并以8个试验构件为例进行了计算,验证了其合理性.包括变形性在内的性能指标的提出,为新型材料结构设计提供了参考.     

基于神经网络的外包钢混凝土受弯构件的研究

本文首先介绍了人工神经网络基本理论，然后建立了外包钢受弯构件的神经网络模型，并对受力全过程进行了仿真。     

徐变对钢管混凝土受弯构件挠度影响分析

本文在分析了钢管混凝土受弯构件徐变的基础上，进一步分析了徐变对构件挠度的影响。推导出徐变过程中构件挠度的计算公式。考虑在徐变的过程中，含钢率、作用荷载、混凝土标号及钢材等影响因素，应用这个公式对具体构件徐变对挠度的影响进行了分析，得出了一些有价值的结论。     

不锈钢和CFRP混合配筋预应力混凝土梁的延性和变形性能

由于FRP(fiber-reinforcedpolymer/Plastics)材料直到拉断还表现出线弹性的力学性能,使得采用FRP配筋的混凝土结构延性较差,且已成为这类结构应用中人们所关注的一个主要问题。研究了不锈钢和CFRP(Carbonfiber-reinforcedpolymer/Plastics)混合配筋部分粘结、部分预应力混凝土梁的延性和变形特性。分析时假定这类梁的截面在加载过程中具有3折线的弯矩-曲率关系,而在卸载过程中截面的弯矩-曲率关系假定为线性,据此提出了这类梁受力全过程的非线性分析方法,并以试验结果验证了其适用性。基于能量耗散的观点引入了反映这类梁延性特性的延性指标,并利用所提分析方法对这类梁的延性进行了参数分析。分析结果表明:增加混凝土极限压应变和预应力束的无粘结部分长度可以有效地增加这类梁的变形性能,但对延性的增加却很有限,而且这两个参数对梁延性和变形性能的影响程度还强烈依赖于梁的破坏形态。     

碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究及抗弯承载力计算

进行了6根碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁和2根对比混凝土梁的抗弯性能试验研究,分析了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的破坏机理,研究了荷载历史对加固梁极限荷载的影响.试验结果表明,粘贴碳纤维布可以有效地提高加固梁的抗弯承载能力.无论荷载历史如何,只要梁承受的初始荷载相同,梁破坏时的极限荷载基本相同.梁端锚固对加固梁的极限荷载影响不明显.根据不同的破坏模式,提出了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的承载力计算方法,给出了工程实用计算公式.     

表层嵌贴预应力CFRP-strip加固钢筋混凝土梁的受力性能研究

体外粘贴预应力FRP技术和表层嵌贴FRP加固技术均是FRP应用于混凝土结构加固的重要技术,但存在各自的局限和不足。表层嵌贴预应力FRP技术有望结合上述两种技术的优点,进一步提高FRP加固混凝土结构的优势和效能。该文在研制成功FRP板条夹具的基础上,加固并进行了5根钢筋混凝土受弯构件的试验研究,深入考察了各试件尤其是表层嵌贴加固试件的力学行为与破坏形态,对比了体外与表层嵌贴加固试件的承载与变形性能差异,分析了预应力的存在对表层嵌贴加固构件力学性能与破坏模式的影响。试验结果表明:表层嵌贴预应力FRP板条加固显著提高了受弯构件的承载性能,其改善效果与体外粘贴预应力FRP板加固非常接近;嵌贴方式可使粘结树脂代替机械锚具锚固预应力FRP板条,但该文试验中表层嵌贴加固试件的破坏形态为粘贴端部的树脂-混凝土界面剥离和保护层混凝土撕裂,因此有需要就提高界面粘结能力和抑制保护层混凝土撕裂的构造措施开展进一步研究。     

CFRP板加固RC&PPC梁抗剪性能试验研究

通过10片普通钢筋混凝土(RC)梁及4片部分预应力混凝土(PPC)梁采用CFRP板抗剪加固的试验研究和非线性有限元分析,研究不同损伤程度、剪跨比、配箍率及预应力水平等因素对CFRP板加固RC&PPC梁抗剪性能的影响。结果表明：采用CFRP板对RC&PPC梁进行抗剪加固能够有效抑制斜裂缝的开展,提高加固梁斜截面抗剪承载能力,并改善梁的延性;RC梁损伤后加固,随着配箍率的增大以及剪跨比的减小,将提高加固RC梁的斜向开裂荷载、箍筋屈服荷载以及抗剪极限承载能力;随着预应力水平的提高,PPC加固梁的极限承载力增大,CFRP板抗剪加固效果比较显著;非线性有限元模型能够预测CFRP加固RC/PPC梁的抗剪性能,有限元计算结果与试验结果吻合良好;在进行CFRP板抗剪加固设计时,应对CFRP板的强度进行有效折减。     

预应力高强混凝土梁延性性能分析与试验研究

介绍了24根预应力混凝土梁的延性性能试验结果,试验梁的混凝土强度等级为C40~C80、预应力比率为0.6~1.0、配筋指数为0.17~0.32、钢绞线的延伸率为5.0%和3.6%.结合试验梁的荷载~挠度全曲线分析计算结果,研究了混凝土强度等级、钢绞线延伸率、预应力比率、配筋指数等因素对预应力混凝土梁位移延性系数和极限承载破坏形态的影响规律,提出了设计建议.     

预应力型钢超高强混凝土梁受剪承载力试验研究

基于12榀预应力型钢超高强混凝土简支梁和2榀预应力型钢普通强度混凝土简支梁的受剪试验,揭示了影响试验梁受剪性能的主要因素,探讨了剪跨比、箍筋间距、腹板厚度、混凝土强度和预应力度对试验梁的破坏形态、荷载-挠度曲线、斜截面开裂荷载和受剪承载力的影响规律。试验结果表明：预应力型钢超高强混凝土梁具有更好的受剪承载力和剪切延性,以及更大的刚度;基于试验结果建立了预应力型钢超高强混凝土梁的受剪承载力建议计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,表明了该文提出的计算公式具有较高的精度。研究成果将为预应力型钢超高强混凝土梁的设计计算和工程应用提供理论依据。     

预应力碳纤维条带加固混凝土圆柱的地震损伤模型

为了研究预应力碳纤维条带加固混凝土圆柱的地震损伤性能,利用包括对比柱在内的13根混凝土圆柱试验数据,对修正的Park-Ang损伤模型进行改进,建立了预应力碳纤维条带加固混凝土圆柱的地震损伤模型;根据试件的轴压比、纵向配筋率、考虑了预应力碳纤维条带及箍筋的双重横向约束作用对组合参数进行非线性回归分析,得到了该文推荐模型中组合参数的经验表达式;基于所提出的地震损伤模型,计算出了不同损伤状态的特征点所对应的地震损伤指标,据此给出了预应力CFRP加固混凝土圆柱的抗震分级标准;有限元分析得到的CFRP加固混凝土圆柱的损伤指标与试验结果基本符合,证明了该损伤模型以及加固柱的抗震等级划分标准的合理性。     

核电厂安全壳结构模型碳纤维布加固试验研究

核电站安全壳是防止核泄漏的最后安全屏障。该文基于某核电厂预应力安全壳的1：10结构模型,开展试验研究。利用内部水压来模拟事故中安全壳的压力,试验通过数百个传感器和数据采集系统详细测得安全壳各部位的受力过程。在试验中,先加载至结构破坏,然后采用外包碳纤维布的方式进行加固并再次加载试验。在ANSYS中建立了安全壳模型的有限元模型进行分析,试验和计算结果表明CFRP加固能够显著提高安全壳结构的承压能力,同时也能有效控制安全壳结构的变形和裂缝发展。有限元计算分析结果与试验结果吻合良好,能够用来预测碳纤维布加固后结构的表现。