预应力CFRP筋混凝土梁受剪性能试验研究

FRP筋是一种新型预应力筋材,具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳等优点,但是其横向剪切强度相对较低,这会影响预应力FRP筋混凝土梁的受剪承载力。通过27根混凝土梁的受剪试验,研究了预应力CFRP筋混凝土梁的剪切破坏形态,以及各种参数对其受剪承载力的影响,并与钢绞线预应力混凝土梁的受剪试验结果进行了比较。研究结果表明：预应力CFRP筋混凝土梁的剪切破坏形态有两种：斜压破坏和剪压破坏;剪跨比和配箍率是影响预应力CFRP筋混凝土梁受剪承载力的主要因素;有粘结预应力CFRP筋混凝土梁的受剪承载力比无粘结预应力CFRP筋混凝土梁要大15%左右;通过引入反映预应力筋种类和粘结条件的2个参数,提出了预应力FRP筋混凝土梁的简化受剪承载力计算式,计算结果与试验数据吻合较好。     

CFRP嵌入式加固混凝土梁受扭性能研究

采用CFRP嵌入式加固法对钢筋混凝土梁受扭加固进行有限元分析,控制梁开裂扭矩和极限扭矩的计算值与试验值吻合较好,验证了有限元模型的准确性和可靠性。嵌入式CFRP板条与梁纵轴成30°、45°和53°等三种角度,加固梁比控制梁的极限扭矩分别提高34.9%、50.0%和24.9%。     

预应力CFRP布加固混凝土梁受剪分析

为开展负载状态下预应力碳纤维布加固低强度混凝土梁斜截面受剪承载力性能的研究,依据配箍率不同设计制作3组共计12根钢筋混凝土梁,每组选择1根非加固钢筋混凝土梁作为对比梁,其余3根预加载至对比梁极限受剪承载力的40%,在持荷状态下利用预应力碳纤维布对试验梁弯剪区段进行加固。完成了12根试验梁单点加载受剪试验,获得了承载力、变形等试验数据。基于实测数据,利用ABAQUS有限元分析软件建立了预应力碳纤维布加固低强度混凝土负载梁的有限元分析模型,经过理论分析,建立了预应力碳纤维布加固低强度混凝土负载梁斜截面受剪承载力计算公式。     

铁尾矿砂混凝土梁受剪性能试验研究

为研究铁尾矿砂混凝土简支梁与普通混凝土简支梁受剪性能的差异,完成了12根铁尾矿砂混凝土梁和3根普通河砂混凝土梁的受剪承载力试验,试验梁变化参数为混凝土强度等级（C30、C40和C50）、剪跨比（2.0和2.5）和配箍率（0.14%、0.19%和0.28%）;分析了铁尾矿砂混凝土梁受剪破坏形态和斜截面受力特点,探讨了ACI 318-08和GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》普通混凝土梁受剪承载力计算式对铁尾矿砂混凝土梁受剪承载力的适用性。结果表明：铁尾矿砂混凝土梁与普通混凝土梁的受剪破坏形态相同;相同混凝土强度等级下铁尾矿砂混凝土梁受剪承载力比普通混凝土梁受剪承载力高;在相同荷载作用下,铁尾矿砂混凝土梁的箍筋应变大于普通混凝土梁;普通混凝土梁受剪承载力计算式适用于铁尾矿砂混凝土梁,具有一定安全储备;提出的适用于集中荷载作用下剪压破坏的铁尾矿砂混凝土梁受剪承载力计算算式,其精度高于GB 50010—2010的计算结果。     

碳纤维复材筋增强混凝土梁受剪性能试验研究

为研究碳纤维复材(CFRP)筋增强混凝土梁的受剪性能,以配箍率和剪跨比为试验变量,进行了3根两点集中荷载作用下的CFRP筋简支梁受剪试验,对CFRP筋梁的裂缝发展、破坏形态、斜向开裂荷载、跨中挠度、受剪承载力等进行了观察和测量。试验结果表明:CFRP筋梁的剪切破坏由贯通斜裂缝所致,配箍率和剪跨比对斜向开裂荷载和极限承载力影响显著。将本次试验值与我国《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608-2010)、美国规范ACI 440. 1R-06和英国规范BISEI-1999规范的计算值进行对比分析,结合此次试验结果和国内外搜集的70组已有试验数据,对我国GB 50608-2010的受剪承载力计算公式的准确性和安全性进行探讨,提出了一种计算CFRP筋梁抗剪承载力的建议公式。     

CFRP筋增强混凝土梁抗剪性能试验

针对桥梁和建筑结构中大量使用的碳纤维筋（CFRP）增强混凝土梁的抗剪性能,首先设计箍筋间距和剪跨比不同的3根足尺CFRP筋增强混凝土梁试件,并基于规范要求给出其抗剪性能测试试验工况和加载模式;然后,观察不同工况下试件在两点集中加载方式下裂缝的产生和发展过程,总结归纳CFRP筋混凝土梁的失效模式和破坏特征;同时,由CFRP纵向受力筋和CFRP箍筋的荷载—应变关系及CFRP筋混凝土梁的开裂荷载、极限荷载和荷载–挠度曲线的变化情况,分析研究CFRP筋混凝土梁承载能力和变形性能随剪跨和箍筋间距的变化规律;最后,分析剪跨、箍筋间距等影响因素对CFRP筋混凝土梁裂缝宽度、裂缝数量及裂缝分布的影响规律。结果表明：CFRP筋混凝土梁的剪切破坏由弯剪区贯通斜裂缝发展所致;CFRP箍筋配箍率和剪跨比对开裂荷载影响显著,箍筋配箍率越大,试验梁斜截面开裂荷载和极限破坏荷载增加,但是剪跨比越大梁承载力则明显降低;梁的挠度–荷载曲线呈两段式线性分布,梁破坏时变形明显,裂缝宽度较大,高强CFRP箍筋强度发挥有限。     

纤维复合材料布加固混凝土梁受剪性能的试验研究

本文介绍了8根GFRP布、1根CFRP布加固混凝土梁以及1根未加固对比梁的受剪试验,研究了FRP布受剪加固形式、加固量、剪跨比、FRP材料类型等对受剪性能的影响,着重研究了U型FRP布受剪加固的剥离破坏性能和承载力。根据FRP布应变的试验实测结果,分析了剥离破坏时FRP布的有效发挥程度及其对受剪承载力的贡献,提出了U形FRP布受剪加固混凝土梁剥离承载力的计算公式。     

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。     

细晶高强钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

细晶高强钢筋是我国冶金行业研究开发的新型热轧带肋钢筋,其抗拉屈服强度标准值达500MPa以上。通过9根纵筋及箍筋均采用细晶高强钢筋的混凝土梁的受剪试验,分析其受力特点、破坏形态以及影响受剪承载力的主要因素。结果表明,细晶高强钢筋混凝土梁的受剪性能与普通低合金热轧带肋钢筋混凝土梁基本相同,其受剪承载力仍可按现行GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》规定的公式计算,取箍筋抗拉强度设计值fyv=360 MPa,有足够的安全储备,为细晶高强钢筋的工程应用提供了依据。     

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。     

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.     

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。     

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.     

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.     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究

通过对5根碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪性能的试验研究,观测并分析了实验梁发生破坏的全过程和破坏形态特点、抗剪承载力的提高程度和斜截面纤维应变的分布特征,并得出了一些有益于实践的结论,以供参考。     

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.     

碳纤维布加固箍筋锈蚀RC梁抗剪性能试验研究

为研究碳纤维布加固3种不同锈蚀率下钢筋混凝土梁斜截面受力性能,设计并制作了6根具有相同混凝土强度等级、相同配筋率以及相同尺寸的混凝土梁,并将这6根梁分为试验组和对照组,用碳纤维布对试验组的3根梁进行加固,对照组的3根梁不做加固处理,并对实验结果进行了分析比较,得出了一些有意义的结论。     

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。     

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。