钢筋混凝土梁表层嵌贴CFRP板抗弯承载力研究

简要介绍近几年发展起来的表层嵌贴FRP加固混凝土结构新技术在抗弯加固方面的研究进展;采用平截面假定导出应用这一新技术的RC加固梁在各种破坏形式下的抗弯承载力计算公式。比较研究表明,该计算方法与试验结果吻合良好,可供实际加固工程参考。     

表层嵌贴碳纤维板条加固混凝土梁的抗弯试验研究

在对8根钢筋混凝土梁进行静载试验的基础上,研究了不同嵌贴长度、嵌贴数量对碳纤维板条嵌贴加固梁的破坏形态、极限承载力及刚度等的影响,并且比较了表层嵌贴法和外贴法的加固效果。结果表明,嵌贴长度对加固梁的破坏形态影响较大,过小的嵌贴长度可能引起梁的剪切破坏,足够的嵌贴长度则会保证梁发生延性较好的弯曲破坏;嵌贴数量对梁的破坏形态影响不大。随着嵌贴数量的增加,梁的极限承载力和刚度能得到大幅度提高,而嵌贴长度对二者的影响较小。此外,通过与外贴碳纤维布加固梁的比较表明,相同嵌贴数量下,表层嵌贴法的加固效果明显优于外贴法。     

表层嵌贴式预应力碳纤维复材筋加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究表层嵌贴式预应力碳纤维复材(CFRP)筋加固钢筋混凝土梁的受弯性能,考虑CFRP筋初始预应力水平和纵筋配筋率等变化参数,完成了5根表层嵌贴式预应力CFRP筋加固梁以及1根对比梁的受弯试验。详细分析各变化参数对加固试件的承载性能、延性性能以及耗能能力等重要指标的影响,探讨了加固试件的受弯承载力计算方法。研究表明:加固试件多数为延性破坏,个别加固试件为剪切破坏;加固试件的极限承载力随着CFRP筋初始预应力水平的提高有所提升,最大升幅为98%,而加固试件的延性性能却有所降低;混凝土截面应变基本符合平截面假定。纵筋配筋率相同时,试件的耗能能力随CFRP筋初始预应力水平的增大而有所降低;初始预应力水平相同时,提升纵筋配筋率可在一定程度上提高试件的耗能能力。     

FRP嵌贴加固RC梁有限元分析

为了进一步研究表层嵌贴FRP抗弯加固钢筋混凝土梁的性能,本文结合了已有试验中的14根试件建立了三维非线性有限元模型,主要分析了加固梁的极限承载力、荷载-位移曲线以及破坏模式。计算结果表明:采用本文有限元方案分析的结果与试验结果吻合较好;嵌贴长度、CFRP板条宽度对于加固效果和破坏模式有重要影响。     

嵌贴CFRP板条加固混凝土梁抗剪性能试验研究

通过试验的方法,对表层嵌贴CFRP（碳纤维增强塑料）板条后钢筋混凝土梁的抗剪性能进行了研究,并与未加固的构件进行了对比,试验研究表明,采用表层嵌贴法加固可以有效提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力及刚度,抑制斜裂缝的产生和发展,减小裂缝宽度,提高混凝土梁的变形能力,改善其受力性能。     

CFRP板条加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

通过13根碳纤维板条加固混凝土梁的受力性能试验对碳纤维加固梁的抗剪性能进行研究,比较分析了不同加固量、开槽尺寸、内嵌或外贴碳纤维板条等因素对试验梁受力性能的影响.试验梁为2.3 m跨度的混凝土梁和碳纤维板条加固混凝土梁.试验研究表明,采用内嵌碳纤维板条加固可以有效提高混凝土梁的承载力,减小梁的挠度和裂缝宽度,在试验研究的基础上进行了试验梁的全过程受力分析,与试验结果吻合较好.     

预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件对CFRP板加固钢筋混凝土梁的受力性能进行了有限元分析,给出了相应的荷载—挠度曲线,并提出了有关设计和应用建议,以期促进预应力CFRP加固技术的研究。     

CFRP加固部分预应力混凝土梁的正截面应力和应变分析

基于预加力使混凝土成为弹性材料的概念,并运用有效惯性矩法和力的平衡方法对碳纤维布加固部分预应力梁跨中正截面进行了应力、应变分析,给出了截面开裂弯矩和开裂截面几何特性,为碳纤维布加固部分预应力梁的研究提供了理论基础。     

预应力 CFRP 布加固钢筋混凝土梁的疲劳性能研究

由于设计荷载偏低、结构设计上的缺陷、施工质量问题以及环境等不利因素的影响或者使用功能上的改变,大量的公路、铁路桥梁的疲劳强度已不能满足现在的使用要求而需要加固.CFRP材料由于具有强度高、耐腐蚀、抗疲劳特性好、容重轻等特点,成为工程加固的首选材料之一.本文从工程应用的角度,通过对一组CFRP布加固钢筋混凝土梁的试验,对加固后试件的疲劳性能进行深入的研究.     

表层嵌贴FRP-混凝土黏结加固研究进展

表层嵌贴FRP修复加固混凝土结构是一种富有前景的新型技术,目前该技术领域的研究主要集中在黏结机理和抗弯加固两方面。论述表层嵌贴FRP-混凝土的试验方法、主要控制参数、破坏模式、黏结机理、界面黏结滑移本构关系等。最后,对目前国内外表层嵌贴FRP-混凝土黏结性能的研究现状进行探讨,希望为表层嵌贴FRP加固技术的进一步研究发展提供方向。     

内嵌CFRP板条加固混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根足尺混凝土梁的抗弯加固试验,对内嵌CFRP板条加固梁的破坏过程、受力性能、截面应变分布和挠度变形规律进行了研究。试验结果表明,内嵌CFRP板条加固梁跨中截面应变分布和挠度变形规律与外贴CFRP加固梁相似,但内嵌加固能有效避免板条的剥离破坏,其抗弯加固性能优于相应的外贴加固梁;预载加固将会降低内嵌板条的加固效果。基于混凝土结构加固理论,并考虑预加荷载的影响,对内嵌CFRP板条加固梁3种弯曲破坏形态(钢筋屈服前混凝土压碎、钢筋屈服后混凝土压碎和钢筋屈服后FRP拉断)下的抗弯承载力进行理论分析,并建立开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩的计算公式,其计算结果与作者及国内外已有的试验实测值吻合较好,可用于实际工程加固设计。     

碳纤维筋表层嵌贴加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

通过对4根内嵌碳纤维筋加固钢筋混凝土梁试验研究,在保证嵌入碳纤维筋锚同长度的前提下,尝试采用不同位置的嵌入方式,对不同部位嵌入对承载力提高的影响进行分析,并对嵌入式FRP筋承载力进行理论分析和承载力提高计算,提出了抗弯承载力增强计算方法.结果表明试验取得了较好的吻合效果.     

内嵌加固法黏结滑移量试验研究

内嵌加固法是一种新型加固方法,优异的黏结性能是确保加固质量的关键。为研究内嵌CFRP筋加固混凝土试件的最大黏结滑移量,提出了一种长黏结试件的试验方案。通过拔出14根CFRP筋加固混凝土试件,观察筋的应变及自由端的位移量,研究内嵌加固法的各个试件黏结滑移量及其滑移量的变化规律。结果表明,最大黏结滑移量在0.2~0.3 mm;各个试件破坏时的滑移量从加载端向自由端逐渐降低,且降低的幅度逐渐减小。试验结果为今后相关研究提供一定的参考。     

基于准平面假定的内嵌CFRP筋加固宽缺口混凝土梁裂缝分析

为研究内嵌CFRP筋加固的宽缺口混凝土梁的裂缝特性,通过16根内嵌CFRP筋加固的混凝土梁静载试验,详细观测和研究了其开裂和裂缝扩展状况。基于FRP类材料加固混凝土梁应变协调的准平面假定,根据传统的钢筋混凝土裂缝研究理论,在充分考虑CFRP筋的力学贡献的前提下,对内嵌CFRP筋加固的普通混凝土梁、宽缺口混凝土梁的裂缝间距、裂缝宽度和最大裂缝宽度的计算式进行了理论推导。将理论算式的计算结果与试验实测结果进行了比对。研究结果表明：与对比梁相比,内嵌CFRP筋材加固的宽缺口混凝土梁和内嵌CFRP筋加固的普通混凝土梁的开裂裂缝和最大裂缝宽度均有大幅度降低,前者的裂缝宽度降低幅度要小于后者的。两类加固梁的最大裂缝宽度都随着CFRP加固量的增大而减小。裂缝间距、裂缝宽度和最大裂缝宽度的理论算式的计算结果与实测结果吻合较好。4个加固梁试件组的平均开裂裂缝均比对比梁的开裂裂缝宽度减少0.30mm。     

内嵌CFRP加固RC梁非线性有限元分析的问题

内嵌式（NSM）加固法快捷简单、不影响结构的正常使用，是一种值得推广的新技术，阐述了非线性有限元分析的优点及内嵌CFRP板条加固混凝土梁中应注意的一些问题，使分析结果与试验结果吻合更好。     

The performance of near-surface mounted CFRP strengthened RC beam in fire

Carbon fiber reinforced polymers (CFRP) have been widely used in the retrofitting and strengthening of concrete structures. However, the layouts of CFRP in externally bonded (EB) strengthening system and near surface mounted (NSM) system result in the vulnerability of fire resistance. To explore the fire resistance potential of NSM-CFRP strengthening system, 15 RC beams strengthened with CFRP and 2 reference beams were loaded to failure either under the ISO834 standard fire or at ambient temperature. In test, the following factors were considered: the strengthening method (near surface mounted technique/externally bonded technique), adhesive (epoxy and magnesium-oxychloride cement), fire protection materials (thin intumescent fire retardant coating and thick fire retardant coating) and location of fire protection (local patch protection/single-sided protection/U-shaped protection). With appropriate fire protection, the RC beams strengthened with NSM-CFRP resisted the standard fire for more than 3 h at high load level. Besides the effects of the aforementioned factors, the friction stress at the CFRP/matrix interface when CFRP is in globally slipping is found playing a crucial role for the fire resistance of NSM-CFRP strengthening system. The experimental observation sheds some light on how the NSM-CFRP strips can retain the contribution at elevated temperatures and why NSM-CFRP strengthening outperforms EB-CFRP strengthening when exposed to fire.     

侧立面嵌贴碳纤维增强塑料板条加固混凝土梁受剪承载力研究

为研究加固钢筋混凝土梁的受剪承载力,按照沿梁轴向非对称布置箍筋的方式浇筑13根钢筋混凝土梁试件,在箍筋布置较少侧混凝土梁侧立面保护层上嵌入或外贴碳纤维增强塑料板条对混凝土梁进行受剪切补强。对其进行弯曲试验,研究内嵌碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁的破坏形态、承载力等情况,并与相应位置外贴等量碳纤维增强塑料板条的混凝土梁进行比较,分析内嵌或外贴在混凝土梁上的碳纤维增强塑料板条应变变化情况及补强混凝土梁受剪承载力影响因素和受剪承载力计算方法。研究表明,与对比梁相比,内嵌碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁受剪承载力提高18.8%~45.8%,外贴碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁受剪承载力提高12.5%~13.3%,提出的承载力计算式计算结果与试验值吻合较好。     

Near-surface mounted carbon fibre rod used for combined strengthening and cathodic protection for reinforced concrete structures

The dual function of a carbon fibre reinforced polymer (CFRP) rod working as the near-surface mounted (NSM) strengthening and impressed current cathodic protection (ICCP) anode for corroded reinforced concrete structures has been proposed and researched. In this paper, a CFRP rod was used for both flexural strengthening of pre-corroded reinforced concrete beams and in a dual functional capacity as an ICCP anode. After a period of ICCP operation at high current density, the beams were subjected to flexural testing to determine the load–deflection relationships. The potential decays of the steel met recognised ICCP standards, and the CFRP remained effective in strengthening the corroded reinforced concrete beams. The bonding at the CFRP rod anode and concrete interface was improved by using a combination of geopolymer and epoxy resin; therefore, the ultimate strength of a dual function CFRP rod with combination of bonding medium (geopolymer and epoxy) increased significantly.     

内嵌预应力碳纤维筋加固混凝土梁受力性能试验研究

通过对内嵌预应力碳纤维加固混凝土梁的静力加载试验,对其受力过程、破坏形态、承载力、延性和变形情况进行了分析。试验结果表明：内嵌预应力碳纤维筋加固混凝土梁能大幅度提高被加固梁的开裂荷载和极限荷载,延迟裂缝开展,改善梁的正常使用状态;有效减小加固构件的变形,延缓筋材屈服,充分利用碳纤维筋的高强性能;且随着加固量及初始预应力水平的提高,被加固试件的延性有所降低。内嵌预应力碳纤维筋加固法能有效解决现有加固方法在材料利用不充分,粘结剥离破坏等方面的缺点,是一种行之有效的加固方法。     

CFRP板嵌贴加固混凝土粘结滑移数值分析

以CFRP板一混凝土的拉拔实验的有限元分析为例,介绍了ANSYS有限元软件中的Combine39单元在滑移分析中的应用,建立碳纤维板与混凝土的拉拔实验的有限元分析模型,进行了相关力学分析,求出CFRP板在混凝土中的滑移量,并与实验中的相关数据作比较。结果表明,实验结果与理论值相吻合,证明ANSYS软件能方便地用于CFRP与混凝土间的滑移分析。