粘贴片材加固混凝土梁的粘结剪应力分析

在受拉区表面粘贴加强片是加固混凝土梁的一种有效方法。本文在弹性理论的基础上,推导了受任意线性分布荷载作用下的混凝土梁采用粘贴加强片加固时,加强片端部粘结剪应力和最大粘结剪应力的计算公式。本文方法和有限元方法基本吻合。结果表明,最大锚固剪应力不但和粘胶层厚度、弹性模量有关,还和加强片厚度、弹性模量及长度有关。采用本文方法可以对加强片端部最大锚固剪应力进行验算,防止混凝土梁出现局部受拉破坏。本文研究结果将为进一步完善我国有关规范提供重要的参考资料。     

粘贴片材料加固混凝土梁的粘结剪应力分析

在受拉区表面粘贴加强片是加固混凝土梁的一种有效方法。本文在弹性理论的基础上，推导了受任意线性分布荷载作用下的混凝土梁采用粘贴加强片加固时，加强片端部粘结剪应力和最大粘结剪应力的计算公式。本文方法和有限元方法基本吻合。结果表明，最大锚固剪应力不但和粘胶层厚度、弹性模量有关，还和加强片厚度、弹性模量及长度有关。采用本文方法可以对加强片端部最大锚固剪应力进行验算，防止混凝土梁出现局部受拉破坏。本文研究结果将为进一步完善我国有关规范提供重要的参考资料。     

FRP加固混凝土梁受弯剥离破坏的有限元分析

FRP加固钢筋混凝土梁受弯剥离破坏是一种非常常见的破坏形式.首先基于微观尺度有限元分析,对受弯剥离破坏的机理进行了研究,提出了一个受弯剥离的双重剥离破坏准则,以及相应的界面粘结滑移关系,使得受弯剥离可以由基于普通弥散裂缝模型的混凝土单元来加以模拟,并开发出了相应的FRP-混凝土界面单元模型.将该界面单元嵌入通用有限元程序MSC.MARC,对45根受弯剥离破坏的试验梁进行了有限元分析.分析结果表明,提出的计算模型与试验结果吻合良好,可以真实模拟受弯剥离破坏过程.     

FRP布-混凝土界面粘结性能的有限元分析

FRP(纤维增强复合材料)布与混凝土界面的粘结性能是粘贴FRP布加固混凝土结构中的关键问题.首先讨论了该界面问题有限元分析的难点及建模方法,根据使用现有有限元程序试算的结果,讨论了界面问题中混凝土力学行为的特点及对混凝土本构模型的要求;在此基础上,提出了适用于分析FRP布-混凝土界面问题的混凝土本构模型,并编制了相应的程序,对FRP布-混凝土面内剪切问题进行了分析.分析结果与试验结果吻合较好,并给出了混凝土本构模型中相应参数的建议取值.基于数值模拟结果,对FRP布-混凝土界面粘接力学机理进行了讨论.     

持续荷载作用下外贴FRP片材加固混凝土梁承载力影响因素分析

为探讨结构不卸载或部分卸载情况下外贴纤维片材加固时,结构初始状态对承载力设计计算的影响,根据极限状态和容许应力法分析了受弯构件加固后承载力计算公式,考查了初始弯矩对承载力的不同影响。在改变配筋率、截面尺寸、初始弯矩、加固量等参数情况下,讨论了不同初始弯矩对加固梁分别按容许应力法和按极限状态计算的承载力变化影响情况。分析显示,初始弯矩对承载力的影响均比较小;而对大尺寸的等效桥梁模型试验结果表明,初始弯矩大小对承载力计算影响最大为6.2%,为保证安全和简化计算,加固设计时可在未考虑初始弯矩情况下承载力设计值基础上考虑一定的折减系数(0.9)进行设计,且偏于安全。     

抗剪加固FRP与混凝土界面粘结性能的试验研究

为了深入理解抗剪加固FRP与混凝土界面的粘结性能,该文对侧面粘贴FRP的21根预置裂缝小梁进行了试验研究。试验设计考虑了FRP粘结长度、宽度、厚度及FRP纤维方向与裂缝张开方向的角度(简称“FRP纤维受拉角度”,用θ表示)对FRP与混凝土界面粘结性能的影响。试验结果表明：1) 所用的预置裂缝小梁可以有效对FRP与混凝土的界面粘结性能进行试验研究;2) FRP粘结长度、宽度、厚度及纤维受拉角度等因素对粘结强度有明显影响;3) FRP应变沿宽度方向的分布是不均匀的,这主要是由于裂缝不均匀开展导致FRP在裂缝开展快的一边先剥离。     

FRP片材与混凝土粘结性能的精细有限元分析

FRP-混凝土界面粘结性能是外贴FRP片材加固混凝土结构技术的关键问题.基于FRP与混凝土界面面内剪切试验,采用精细单元有限元模型对其界面粘结性能进行了研究.在该模型中,混凝土和FRP片材都使用非常小的单元加以模拟,通过调整混凝土材料的本构模型来考虑单元尺寸的影响.FRP单元和混凝土单元直接连接,通过混凝土单元的断裂破坏来模拟FRP和混凝土界面的宏观剥离破坏过程.通过与大量面内剪切试验结果对比,验证了该精细有限元模型的正确性,并基于精细有限元分析结果,对界面剥离破坏机理进行了讨论.     

有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋混凝土梁抗弯承载力研究

纤维增强塑料筋(简称FRP 筋)是一种高强线弹性材料,非常适合用做侵蚀环境下的预应力筋,采用有粘结和无粘结相结合是提高预应力FRP 筋混凝土梁延性的一种新方法。对有粘结和无粘结相结合的预应力FRP 筋混凝土梁的抗弯承载力进行了理论分析和试验研究,基于平衡配筋率定义了有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋混凝土梁的破坏形态,推导了平衡配筋率和相应抗弯承载力的计算公式。为了验证公式的正确性,进行了9 根预应力FRP 筋混凝土梁的试验研究,计算结果与试验结果吻合良好。研究结果表明,在相同配筋的条件下,体内有粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力最高,体内无粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力其次,而无转向块的体外无粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力最低。采用体内有粘结和无粘结预应力相结合,可以改善预应力FRP筋混凝土梁的延性。     

基于集成学习的FRP加固混凝土梁抗弯承载力预测研究

为解决当前纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土梁抗弯承载力预测中模型不统一、计算繁琐、精度有限等问题,建立了统一化的抗弯承载力预测模型。根据既有文献收集外贴式、端锚式和嵌入式3种FRP典型加固方式加固钢筋混凝土梁试验数据,确定影响加固梁承载力的关键因素,通过XGBoost(极限梯度提升树)算法训练回归各影响因素与加固后梁抗弯承载力间的非线性映射关系,得到统一化的FRP加固钢筋混凝土梁抗弯承载力预测模型。随后在测试样本集上对该模型的预测精度进行了验证,与基于支持向量回归(SVR)和人工神经网络(ANN)两种代表性机器学习算法得到的预测模型进行了横向对比,并分析了不同加固方式下的预测精度。研究结果表明：该文得到的基于XGBoost的抗弯承载力预测模型拟合优度R²=0.9417,可见整体精度较高,有良好的性能;相比基于传统机器学习算法SVR和ANN建立的预测模型,基于集成学习算法XGBoost的拟合优度分别提升了8.00%及6.70%,均方根误差减少了33.94%和30.72%,平均绝对误差减少了32.38%和30.51%,表明基于XGBoost的模型精度更高,远优...     

FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究进展

FRP筋预应力混凝土结构已成为国内外工程领域研究的重点，文章分别介绍了国内外体内有粘结、体内无粘结和体外无粘结FRP筋预应力混凝土梁抗弯性能研究的主要成果，并对今后拟开展的研究工作提出了建议。     

复杂应力状态对混凝土梁外贴FRP条带抗剪贡献的影响

FRP剥离是外贴FRP抗剪加固混凝土梁主要的破坏模式之一。以往研究中往往简单的将面内剪切试验得到的FRP-混凝土界面粘结滑移关系应用于外贴FRP抗剪加固梁的剥离承载力计算。外贴FRP抗剪加固梁中FRP下的混凝土的应力状态与面内剪切试验情况有较大差别,这对FRP-混凝土界面的力学性能具有较大的影响。因此,以往的方法高估了FRP条带的抗剪贡献。该文研究了混凝土多轴应力状态对FRP-混凝土界面性能的影响,并根据试验研究结果,提出了U形FRP加固混凝土梁中FRP剥离应变的折减系数。与试验结果的对比计算分析表明:使用该折减系数修正后的设计公式更加合理。     

钢筋混凝土悬臂梁剪切破坏及尺寸效应律研究

相比于混凝土材料,钢筋混凝土构件的破坏模式与机制更为复杂,采用混凝土材料层次的尺寸效应理论难以描述钢筋混凝土构件破坏的尺寸效应行为。为研究钢筋混凝土悬臂梁剪切破坏的尺寸效应行为,从细观角度出发,建立了钢筋混凝土悬臂梁三维细观尺度数值分析模型。结合现有试验数据,验证了细观模拟方法的可行性与合理性,进而拓展模拟与分析了剪跨比及配箍率对钢筋混凝土悬臂梁剪切破坏尺寸效应行为的影响规律,发现：剪跨比对悬臂梁抗剪承载力有较大影响,对尺寸效应的影响很小;配箍率的增大提高了悬臂梁抗剪承载力,同时削弱了梁的抗剪强度尺寸效应。根据剪跨比及配箍率对悬臂梁抗剪强度的影响机制与规律,基于Bažant材料层次尺寸效应律,建立了钢筋混凝土悬臂梁抗剪强度尺寸效应理论公式。对比模拟结果及试验数据,验证了所提尺寸效应理论公式的准确性与合理性。     

纤维编织网增强地聚物砂浆加固钢筋混凝土梁受剪性能研究

为研究纤维编织网增强地聚物砂浆（TRGM）加固钢筋混凝土构件的可行性,首先通过双剪试验探讨了地聚物砂浆与碳纤维编织网在常温下和高温后的粘结性能,随后开展了地聚物砂浆粘贴不同层数（1层、2层、3层）碳纤维编织网抗剪加固钢筋混凝土梁的静载试验,并与未加固梁、环氧树脂粘贴碳纤维编织网抗剪加固混凝土梁进行了试验比较。试验结果表明,地聚物砂浆与碳纤维编织网的常温粘结强度达2.02 MPa,在温度不高于300℃时强度退化不显著;在未采取任何锚固措施的情况下,采用地聚物砂浆粘贴单层碳纤维编织网加固梁的抗剪承载力相比于未加固梁提高47.1%,提高幅度约为采用环氧树脂粘贴加固的一半;两层TRGM加固梁中的纤维作用发挥得最充分。最后,提出了TRGM抗剪加固梁斜截面承载力的简化计算模型,模型计算结果与试验结果吻合较好。     

梁的剪力动力系数的确定

分别应用振型叠加法和非线性有限元方法,研究了线性和非线性条件下梁的剪力响应,给出了抗爆结构设计计算所需要的剪力动力系数。研究结果表明:(1)在突加三角形荷载作用下,正向剪力动力系数随荷载作用时间与基本周期比(td/T1)的增大而增大,负向剪力动力系数先随td/T1的增大而增大,在保持常值前随td/T1的增大而略有减小;而在升压平台型荷载作用下,正向剪力动力系数随荷载升压时间与基本周期比(tr/T1)的增大而减小。(2)正向和负向剪力动力系数都随厚跨比(h/l)的增大而增大。(3)当梁进入塑性响应阶段后,随着延性比的增大,与弹性响应相比支座剪力逐渐减小;剪力的降低幅度随荷载作用时间(td)或升压时间(tr)的增大而减小。     

一般大气环境下低剪跨比RC框架梁抗震性能试验研究

为研究一般大气环境下受酸雨侵蚀RC框架梁的抗震性能,在人工气候模拟实验室对7个剪跨比为2.5的RC框架梁试件进行人工模拟酸雨环境（PH=3.0）加速侵蚀试验,随后对其进行拟静力试验,得到不同钢筋锈蚀程度和配箍率下框架梁抗震性能的衰减规律。结果表明：酸雨侵蚀初期,酸化深度较小时,钢筋尚未锈蚀,试件的承载力、刚度、延性和耗能能力略有增加;酸雨侵蚀后期,酸化深度接近钢筋表面时,钢筋开始锈蚀,且锈蚀程度随酸化深度的增大不断加重;随钢筋锈蚀率的增大,试件的强度、刚度、延性和耗能能力均发生不同程度的退化,表现为构件的承载力和变形能力下降;锈蚀程度相近时,随着配箍率的减小,试件的承载力和刚度不断减小,延性和变形恢复力也逐渐降低,抗震能力变弱。     

近海大气环境下考虑锈蚀的不同剪跨比RC框架梁抗震性能试验

为了研究近海大气环境下锈蚀RC框架梁的抗震性能,采用人工气候加速腐蚀方法对8榀剪跨比分别为2.6和5（λ=2.6和λ=5）的RC框架梁进行腐蚀试验,进而进行拟静力试验,研究锈蚀程度和剪跨比对RC框架梁抗震性能的影响。结果表明：随着钢筋锈蚀程度的增加,RC框架梁破坏时剪切变形所占的比例增大,破坏过程更加迅速,延性更差。另外,随着钢筋锈蚀程度的增加,RC框架梁的强度、变形能力和耗能能力都逐渐降低,尤其是对剪跨比较小的框架梁,降低幅度更大。因此,钢筋锈蚀对剪跨比较小的RC框架梁抗震性能影响更加严重。同时,该文拟合出锈蚀RC框架梁延性系数、功比指数及累积耗能与剪跨比和锈蚀率之间的关系曲线,为锈蚀劣化RC框架梁抗震性能的定量分析提供理论依据。     

弹性剪切连接组合梁的应力计算方法

在桥梁结构中组合梁的弹性计算是一项重要的内容,然而要精确计算组合梁在弹性剪切连接(即有滑移)时的应力,须用到微分方程的解析解,在简单荷载作用下的静定结构还可得到这些解析解,但当荷载形式较复杂或为超静定结构时,要得到解析解就很困难了.目前还没有即简便,精度又高的实用计算方法,在<钢结构规范>[1](GB50017-200...     

高延性混凝土加固RC梁抗剪性能试验研究

为利用高延性混凝土（HDC）良好的拉伸和剪切变形能力,提高无腹筋钢筋混凝土梁的受剪性能,该文通过对9根HDC加固梁、1根高性能复合砂浆加固梁及3根未加固梁进行静力试验,研究剪跨比、加固层厚度和加固层是否配置箍筋对梁破坏形态、受剪承载力及变形能力的影响。结果表明：采用HDC面层对无腹筋梁进行抗剪加固,可以显著提高梁的抗剪承载力和变形能力;HDC面层可代替部分箍筋的抗剪作用,改善无腹筋梁的剪切破坏形态,并提高梁的剪压比限值;HDC加固层越厚,其受剪承载力和变形能力提高越明显,但加固层厚度较大时,需采用措施防止HDC面层间发生剥离破坏;HDC面层配置附加箍筋,可进一步提高试件的受剪承载力和耐损伤能力。基于试验结果,该文提出了HDC加固试件的受剪承载力计算公式,其计算值与试验结果吻合较好。     

U型FRP加固钢筋混凝土梁受剪剥离性能的有限元分析

采用FRP布对梁进行抗剪加固,可以有效的解决梁因配箍率不足而导致的受剪承载力偏低的问题。根据文献[1]中7根试验梁的参数,针对工程中常用的U型FRP受剪加固形式,建立三维有限元分析模型,采用商业有限元计算软件ANSYS,数值模拟了加载全过程和受剪剥离受力性能,根据试验结果确定了FRP-混凝土界面粘结剥离强度,并建议了合适的裂面剪力传递系数。根据有限元分析结果,作者又进一步研究了U型FRP布的应变分布、分担剪力的贡献、剥离破坏的过程,以及加固量、FRP类型和粘贴面积率对加固梁受剪承载力的影响。在有限元分析的基础上结合试验结果,建议了U型粘贴加固的受剪剥离承载力计算方法。