盐溶液干湿交替作用下FRP加固梁长期挠度研究

通过5根试件研究盐溶液干湿交替作用下纤维增强聚合物（FRP）加固钢筋混凝土梁的长期变形性能,持载水平为未加固梁极限荷载的30%或60%,FRP种类考虑CFRP和GFRP,盐溶液干湿交替天数为360 d,分析不同持载水平、FRP种类对加固梁长期挠度、裂缝宽度等影响规律。试验结果表明：加固梁前期挠度增长较快,后期趋于稳定;其长期挠度随荷载水平的增加而增大;CFRP加固梁长期挠度小于GFRP加固梁;持载水平为60%极限荷载的CFRP加固梁裂缝宽度总体小于GFRP加固梁;基于试验结果,考虑盐溶液干湿交替作用对FRP材料性能的影响,给出了FRP加固混凝土梁长期挠度计算方法,其计算值与试验值吻合较好。     

FRP-ECC加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

桥梁、房屋服役时间过长,通过加固的方式可以提高建筑使用寿命。文中使用FRP-ECC复合材料对钢筋混凝土梁进行加固,通过有限元分析未加固梁和FRP的配筋率为0.94%、1.41%的加固梁,有限元分析结果与试验结果吻合较好,验证有限元模型准确性。拓展0%、1.67%、1.88%和2.51%FRP配筋率的加固效果。得到FRP-ECC加固梁的屈服荷载与极限荷载以及相应位移。FRP-ECC复合材料加固效果要明显优于仅使用ECC材料加固,FRP-ECC加固梁屈服荷载比控制梁提高18.4%～27.7%,FRP配筋率对屈服荷载影响不明显。FRP-ECC加固梁的极限抗弯承载力比控制梁提高27.4%～59.6%,FRP配筋率为1.41%、1.67%、1.88%和2.51%加固梁极限抗弯承载力比FRP配筋率为0.91%加固梁分别提高7.5%、13.3%、19.0%和25.2%。提出FRP-ECC加固梁抗弯承载力计算方法,与有限元模拟结果相差-5.0%～0.2%,可为FRP-ECC加固结构工程应用提供参考。     

FRP-ECC加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

桥梁、房屋服役时间过长,通过加固的方式可以提高建筑使用寿命。文中使用FRP-ECC复合材料对钢筋混凝土梁进行加固,通过有限元分析未加固梁和FRP的配筋率为0.94%、1.41%的加固梁,有限元分析结果与试验结果吻合较好,验证有限元模型准确性。拓展0%、1.67%、1.88%和2.51%FRP配筋率的加固效果。得到FRP-ECC加固梁的屈服荷载与极限荷载以及相应位移。FRP-ECC复合材料加固效果要明显优于仅使用ECC材料加固,FRP-ECC加固梁屈服荷载比控制梁提高18.4%～27.7%,FRP配筋率对屈服荷载影响不明显。FRP-ECC加固梁的极限抗弯承载力比控制梁提高27.4%～59.6%,FRP配筋率为1.41%、1.67%、1.88%和2.51%加固梁极限抗弯承载力比FRP配筋率为0.91%加固梁分别提高7.5%、13.3%、19.0%和25.2%。提出FRP-ECC加固梁抗弯承载力计算方法,与有限元模拟结果相差-5.0%～0.2%,可为FRP-ECC加固结构工程应用提供参考。     

基于黏结滑移内聚力模型的纤维增强材料网格加固混凝土梁弯曲承载力计算

为深入研究纤维增强复材(FRP)网格-水泥基材复合加固钢筋混凝土(RC)梁的抗弯性能,对完成试验的5根梁试件进行有限元建模,并引入黏结滑移内聚力模型单元,重点分析了受弯破坏时复合层与RC梁的界面损伤演化机理。以FRP网格单位加固量和RC梁配筋率为导向,建立多个参数化有限元模型进行对比分析,最终提出基于黏结滑移内聚力模型的FRP网格加固RC梁弯曲承载力改良计算模型,并依据相关文献验证计算模型正确性和适用性。研究结果表明：基于黏结滑移内聚力模型单元建立的有限元模型能够有效拟合试验过程与试验结果;复合层与RC梁的界面损伤由剪跨段出现并沿着网格方向发展至支座处,最终同时损伤导致界面破坏;网格单位加固量与配筋率对RC梁弯曲承载力影响较大,网格单位加固量与发生剥离破坏时跨中网格应变呈负相关,配筋率对发生剥离破坏时跨中网格应变影响较小;提出的FRP网格加固RC梁弯曲承载力改良计算模型是正确并适用的,能够较好地预测加固试件的弯曲承载力和跨中网格应变。     

嵌入式FRP筋加固梁抗弯承载力分析

通过两点静力荷载作用下3根表层嵌贴FRP筋加固的钢筋混凝土T形损伤梁的试验,研究了嵌入式FRP筋加固梁的破坏特征和受力性能。分析了FRP筋表面特征和FRP筋材料种类对加固梁破坏模式、极限承载力、刚度等方面的影响。试验结果表明:嵌入式FRP筋加固方法能显著提高梁的屈服荷载和极限承载力;加固量一定时,带肋CFRP筋加固梁的极限承载力最高,光圆GFRP筋加固梁的极限承载力最低。在试验研究的基础上,建立了剥离破坏模式下嵌入式FRP筋加固梁的抗弯承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

复材网格-UHTCC复合增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

文中进行7根复材（FRP）网格增强超高韧性纤维水泥基（UHTCC）复合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验,将FRP网格类型、FRP网格增强率、FRP-UHTCC复合层黏结长度作为试验变量,分析各变量对FRP-UHTCC复合增强混凝土梁弯曲性能的影响。在试验研究的基础上,给出FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力计算方法。试验结果表明,FRP-UHTCC复合层与混凝土间没有发生相对滑移现象,可以有效抑制加固层端部剥离破坏,加固梁的破坏模式为FRP网格中纵向纤维筋被拉断破坏。BFRP格栅与UHTCC黏结基体没有发生脱黏现象,优于BFRP编织网与UHTCC的黏结效果。随着FRP网格增强率的增大,加固梁的抗弯承载力得到显著提高。与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁的开裂、屈服和极限荷载最大提高幅度分别为97%、35%和33%。计算结果表明,预测值与试验值吻合较好,可以有效地预测FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力。     

预应力HFRP混杂加固RC梁跨中挠度分析

通过建立FRP加固RC梁的有限元模型,对预应力HFRP加固RC梁跨中挠度进行参数化分析,研究了不同荷载大小,不同胶层弹性模量及厚度、不同加固形式和不同预应力大小的作用下,RC梁跨中挠度的变化情况。结果表明：预应力HFRP可减小RC梁跨中挠度,并增强加固效果。     

FRP加固混凝土梁的非线性有限元分析

利用ANSYS软件建立了三个FRP加固钢筋混凝土梁的有限元模型,并将计算得到的梁的荷载-挠度曲线、极限荷载以及梁的破坏形态与试验结果进行对比,验证了所建立模型的正确性。     

玄武岩纤维布加固受损钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对11根玄武岩纤维布加固损伤钢筋混凝土梁对比试验,研究了玄武岩纤维布粘贴层数、混凝土表面凿毛和锚固类型对加固梁极限承载力、刚度和破坏形态的影响。试验结果表明:与未加固梁相比,玄武岩纤维布粘贴2~4层时,加固梁的极限承载力提高了41.26%~79.23%,极限承载力与粘贴层数之间不呈线性关系;粘贴5层时,会出现剥离破坏;混凝土表面凿毛可有效避免粘贴界面的剥离破坏,但对提高试验梁极限承载力和降低挠度影响较小;钢板螺栓联合锚固加固效果较好。     

纤维增强复材网格-工程水泥基复合材料加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

为探明纤维增强复材(FRP)网格-工程水泥基复合材料(ECC)复合加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的加固作用机理和破坏模式,对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究FRP网格-ECC加固的微观力学性能和FRP横、纵网格筋在抗剪过程中的贡献大小,最后将三种既有计算模型的计算值与试验值进行对比分析。研究结果表明:试验梁发生了三种形式的破坏:剪压区混凝土受压破坏、FRP网格-ECC复合层剥离破坏、支座混凝土被压溃破坏;与普通混凝土梁相比,FRP网格-ECC加固梁的抗剪承载力有大幅提高,幅度可达35%～45%;在三种计算模型中,FRP网格材计算模型与实际吻合程度最高,可用来更为准确地预测FRP网格-ECC加固RC梁的抗剪极限承载力。     

预应力FRP网格加固混凝土空心板的张拉工法及其抗弯性能试验研究

FRP网格拥有双向纤维筋,刚度较低,强度较高,是一种线弹性材料,相比于FRP片材加固抗剥离性能与耐火性能更好。预应力FRP网格加固技术可以有效改善结构力学性能,充分发挥FRP网格强度高的特点,进一步抑制结构变形和裂缝扩展。设计了一套预应力FRP网格的张拉工法,利用波纹型夹片式锚具完成了网格的张拉,并介绍预应力FRP网格加固混凝土空心板的流程。同时进行了两根FRP网格加固空心板的抗弯性能试验,结果表明使用预应力FRP网格加固后的空心板,其开裂荷载、屈服荷载与极限承载力相对于基准板提高了76%,81%,77%。     

BFRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对6根采用BFRP加固的钢筋混凝土梁进行试验,对其抗弯性能和破坏特征进行研究。针对试验梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度以及钢筋和BFRP的应变等参数的变化规律,分析了粘贴BFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能及破坏特征。采用1层、2层和3层BFRP加固同一规格的钢筋混凝土梁后,与基准梁相比,其极限承载力分别提高了8%、23%和29%;采用U型箍锚固可以有效地防止剥离破坏的发生,改善了钢筋混凝土梁的延性。     

织物增强混凝土薄板加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

提出一种采用织物增强混凝土(TRC)薄板加固钢筋混凝土梁的方法,以梁两端纯弯区外侧400mm范围内的锚固方式和加固层织物网层数为主要变化参数,进行3组10根TRC薄板加固钢筋混凝土梁和2根对比梁的受弯性能试验研究,分析加固梁的破坏模式、荷载-挠度关系、荷载-钢筋应变、荷载-混凝土应变关系、裂缝开展情况,研究配网率对受弯承载力的影响。研究结果表明:TRC薄板加固可以有效地提高梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载;加固后梁的延性略有降低;当配网率提高到一定程度后,加固梁承载力主要由加固层与老混凝土之间的局部脱粘破坏决定。根据不同的破坏模式,提出了TRC薄板加固梁的受弯承载力计算方法,给出了相关计算公式。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁力学性能试验

基于预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁能够提高其承载能力的理论,进行了6根外贴预应力碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁的力学性能试验。研究了在不同预应力和不同端部锚固方式下加固后的钢筋混凝土梁的预应力损失、开裂荷载、跨中挠度、极限荷载及抗弯抗剪性能。结果表明:碳纤维布预应力在一定范围内能够决定钢筋混凝土梁的加固效果,同时在梁端部采取锚固方式能有效阻止预应力碳纤维布在放张过程中的预应力损失;预应力碳纤维布加固后梁的开裂荷载随着预应力的增大而增大,最大增大幅度达到81.8%;极限荷载在一定范围内随预应力的增大先增大后减小,极限荷载最大增大幅度为41.07%。     

纤维增强复合材料网格-环氧砂浆加固混凝土梁的抗剪性能试验

通过对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究纤维增强复合材料(FRP)网格-砂浆加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的界面机理和破坏模式,深入分析不同加固参数下此种加固方法的抗剪加固效果以及FRP网格的实际受力行为;并通过收集到的试验数据对五种现有计算模型进行分析对比。研究结果表明:FRP网格加固试件可抑制斜裂缝的发展,大大提高试件的极限承载力和变形能力,加固效果显著;当原混凝土梁的剪切斜裂缝宽度过大或出现剪压破坏时,FRP网格-砂浆与原混凝土梁间易产生不同程度的界面剥离破坏;在一定范围内,FRP网格的抗剪贡献与混凝土强度、剪跨比呈负相关,与FRP网格加固量呈正相关;并且混凝土强度或剪跨比越大,加固层出现界面提前剥离的可能性越高。     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁受弯极限承载力试验研究

为研究玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁受弯极限承载力,试验设计浇筑4片钢筋混凝土T形梁,为了对比试验,对其中2片梁进行单调静力加载至梁体开裂,对4片梁进行玄武岩纤维布加固。通过试验研究对比分析了预加固梁和加固已有损伤梁在开裂荷载、极限荷载、挠度、钢筋、混凝土及纤维布应变、裂缝开展情况等结果,并进行了理论分析和有限元模拟。结果表明加固后梁体受弯极限承载力得到明显提高,加固前进行转角处的圆角处理使纤维布工作效果得到改善,减少了应力集中现象。     

E玻纤织物增强磷酸镁水泥基细骨料混凝土薄板加固RC梁抗弯试验研究

提出采用E玻纤织物增强磷酸镁水泥基细骨料混凝土薄板加固RC梁的方法。以加固层织物网层数为主要变化参数,进行了8根加固梁和1根对比梁的抗弯试验研究,分析加固梁的破坏模式、荷载-挠度、荷载-钢筋应变、荷载-混凝土应变关系、裂缝开展情况,研究加固层织物网层数变化对RC梁正截面受弯承载力特性的影响。试验结果表明,该加固方法可以有效地提高梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载;加固后梁的延性降低。基于试验研究,提出了加固梁的受弯承载力计算方法,给出了相关计算公式。     

端部机械锚固FRP-混凝土黏结界面承载力试验研究

采用胶-机械混合锚固体系可以有效防止纤维增强复合材料 (FRP)与混凝土之间的早期剥离破坏,提高FRP材料的强度利用率。为明确端部锚固对黏结界面性能及破坏形式的影响,进行了不同锚固形式的FRP-混凝土黏结结点的单面剪切试验,对比分析了纯外贴锚固（EB）、普通混合锚固（HB）和自锁混合锚固(SLHB)三种不同端部锚固形式的锚固性能。对于HB-FRP加固方法,探究了FRP黏贴长度和机械锚固扣件施加扭矩大小对加固效果的影响。结果表明：采有EB、HB、SLHB锚固形式的FRP加固构件破坏形式分别为界面剥离、FRP滑动拉出和FRP拉断（强度利用率为1.0）;采用SLHB-FRP和HB-FRP加固方法的试件相比采用EB-FRP加固方法的加固构件在15N·m的扭矩下可以提高承载力约122.9%和56.4%,采用EB-FRP和HB-FRP加固方法试件的FRP强度利用率分别为0.448和0.702;随着扭矩的增大,采用HB-FRP加固方法的试件极限荷载也有不同程度的提升,且失效荷载与扭矩线性相关;对于自锁混合锚固形式,在15kN·m的扭矩作用下,FRP强度均能得到100%利用,失效荷载均为FRP拉断荷载,与黏结长度无关。     

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。     

预应力碳纤维板锚固钢筋混凝土梁抗弯试验研究

对3根梁进行了试验,一根为对比梁,一根为普通碳纤维板加固,一根为预应力碳纤维板加固,研究了碳纤维板对钢筋混凝土梁的加固效果。同时设计了一套较为可靠的张拉锚固设备,制定了一套较完整的张拉工艺。通过梁抗弯试验,对应变、挠度、承载力进行了研究。试验证明,加固梁的开裂荷载均有提高,但提高不明显,极限荷载提高幅度较大,且预应力碳纤维板加固梁较普通碳纤维板加固提高更多;在增加梁的刚度、降低延性发展方面,预应力碳纤维板加固效果更好;试验过程中碳纤维板未出现滑移,锚固效果良好,有效地延缓了碳纤维板的剥离破坏。