预应力碳纤维板加固钢结构预应力损失研究

预应力碳纤维板加固钢结构是具有明显加固效果和广阔应用前景的加固技术,碳纤维板在张拉及使用阶段的预应力损失研究是预应力加固技术的一个重要课题。在分析总结现有预应力碳纤维张拉设备及施工工艺的基础上,借鉴预应力混凝土结构预应力损失的分析方法进行分项计算,并提出各项预应力损失的计算方法。利用自主研发的一套碳纤维板张拉及锚固装置对3根钢梁进行加固试验,试验结果表明,提出的计算方法可行。建议预应力碳纤维板加固钢结构的预应力损失估算值取为张拉控制值的15%。     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的受弯性能

为研究预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的受弯性能,进行3根碳纤维板加固钢筋混凝土梁和1根对比梁的试验研究。研究预应力以及梁底锚固方式对混凝土梁的受弯承载力、刚度、裂缝发展情况、碳纤维板利用率的影响。试验结果表明:预应力碳纤维板加固可明显提高试件的受弯承载力,提高碳纤维板的利用率,减小裂缝宽度,其延性有所下降,在加固构件设计时需特别关注;两种锚固方式均满足正常使用要求,综合考虑无需开槽的MJ-2锚具适用性更强。     

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%。     

预应力碳纤维板加固矩形梁的试验研究

以往使用不施加预应力的碳纤维材料加固构件不能最大限度发挥材料性能,预应力碳纤维板加固技术可有效解决上述缺陷。本文在此基础上优化了锚固设备,并对6根采用外部粘贴预应力碳纤维板加固的构件进行了抗弯试验,分析了3套锚具的性能,研究了预应力碳纤维板加固对试件特征荷载、裂缝发展、碳板与钢筋协同性等的影响。试验结果表明:预应力碳纤维板加固可显著提高受弯构件开裂及屈服荷载,减小构件使用阶段内的变形,充分发挥碳纤维材料性能。     

预应力碳纤维布加固损伤梁疲劳性能试验研究

目前,对预应力碳纤维增强复合材料CFRP布加固损伤梁疲劳性能研究很少。首先,设计一套杠杆型疲劳试验加载体系,并对张拉锚固装置进行完善。对3根试验梁进行相同程度预裂损伤后,对损伤梁进行不同预应力水平CFRP布加固;最后,对加固后的损伤梁进行疲劳试验。试验结果表明：对CFRP布施加预应力能限制裂缝的发展,提高加固梁的刚度,...     

预应力碳纤维板侧面加固混凝土梁试验研究

对8根试件采用碳纤维板配套锚具及张拉装置,进行预应力碳纤维板侧面加固混凝土梁的抗弯性能试验,分析了预应力、配筋率、加固长度和高度对加固效果的影响,对加固后的混凝土梁的破坏形态、承载能力、挠度、裂缝等进行对比分析。结果表明:预应力碳纤维板侧面加固可明显提高构件的受弯性能。     

预应力碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为了研究预应力碳纤维布加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能,通过对1根普通梁、1根直接粘贴碳纤维布加固梁、1根直接粘贴预应力碳纤维布加固梁、2根加载至裂荷载后分别进行碳纤维布加固和预应力加固梁的抗弯性能试验研究,分析碳纤维布、预应力碳纤维布加固对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响。试验结果证明,在梁加载至裂荷载后再进行碳纤维布加固对梁的承载力、抗弯刚度、碳纤维布应变/利用率、抑制裂缝增长提高更为明显。     

有粘结预应力CFRP板加固混凝土梁预应力损失研究

针对目前预应力CFRP板锚具系统锚固可靠性差、加固工艺复杂、预应力损失大等问题,采用自主研发的两套锚固张拉系统对6根混凝土梁进行有粘结预应力碳纤维板张拉试验。研究锚具种类、锚固方式和预应力水平对试件加固过程中预应力损失的影响。试验结果表明:锚具1比锚具2预应力总损失率小;随着预应力水平的提高预应力总损失率增大;同不开槽的锚具相比,开槽嵌入式锚具预应力总损失率较小。总结得知预应力损失主要为两种:锚具变形及CFRP板与锚具之间滑移引起的预应力损失、碳纤维板应力松弛引起的预应力损失。     

预应力加筋碳纤维板加固混凝土梁试验研究及承载力计算

针对现有加固方法中的诸多缺点,提出使用预应力加筋碳纤维板(SCFRP)加固混凝土梁的新技术。对预应力加筋碳纤维板加固混凝土梁进行试验研究,主要讨论试验梁的加固工艺和碳纤维板的张拉控制应力等参数对加固性能的影响,以未加固梁为参考梁,研究加筋碳纤维板与普通碳纤维板加固混凝土梁效果的异同。试验结果表明,预应力加筋碳纤维板加固成本低、锚具效果优且能较好地提高结构变形能力,达到极限拉伸应变从而充分发挥其作用。此外,该技术使高强钢丝与碳纤维丝在加固工程中优势互补,形成一种性能优良、成本较低且施工方便的新型加固材料,值得在实际工程中大力推广应用。     

预应力碳纤维板加固二次受力受弯构件的试验研究

以往的预应力碳纤维板加固受弯试验大多建立在结构“一次受力”的基础上,本文从加固工程中结构大多为“二次受力”的实际情况出发,试验研究预应力碳纤维板加固“二次受力”钢筋混凝土受弯结构。作者利用柳州欧维姆机械股份有限公司开发的预应力碳纤维板专用锚具的基础上,完成了2根预应力碳纤维板加固的试验梁、1根非预应力碳纤维板加固的试验梁受弯构件的模型试验。研究了预应力碳纤维板加固的试验梁的受力性能。研究了预应力碳纤维加固对试件承载力、使用阶段变形、碳纤维应用效率及延性的影响。试验结果表明：预应力碳纤维板加固可显著提高受弯构件开裂及屈服荷载,减小构件使用阶段内的变形,充分利用碳纤维材料性能,对延性下降趋势加强设计。     

预应力碳纤维板变黏结技术加固混凝土梁试验研究

采用自主研制的一套预应力碳纤维板锚固和张拉机械装置,在3根长5.6 m的混凝土梁上使用该加固系统对碳纤维板做了张拉和锚固,进行了变黏结预应力碳纤维板加固混凝土受弯构件的试验研究,对比分析了在碳纤维板和混凝土受弯构件之间使用有机胶黏结、不使用有机胶黏结和利用电加热装置使得前期有黏结而后期无黏结对混凝土受弯构件裂缝、承载力的影响情况。试验结果表明:变黏结预应力同时具有无黏结和有黏结预应力的特点。     

预应力碳纤维板加固混凝土梁的粘结锚固性能试验研究

对预应力碳纤维板材加固混凝土梁构件的应用做了初步的研究,提出了应用预应力碳纤维板材加固梁构件的试验施工工艺;对施加预应力后的碳纤维板与混凝土结构结合面间的粘结锚固的可靠性和通过粘结锚固能施加到混凝土结构上的有效预应力进行了试验研究。试验研究结果表明,在研究并采用了一种简单适用的新型粘结锚固措施后,碳纤维板张拉力能有效地通过粘结和锚固将预应力加到混凝土结构上,能施加的有效预应力为张拉力的65%~80%,试验结果可为工程应用提供有益的参考。     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁预应力损失试验研究

通过25根预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁试验研究,分析了预应力加固梁制作各工序的预应力损失。试验结果表明:当预应力水平分别为20%和30%时,预应力碳纤维板加固梁的平均预应力损失(相对于初始预应力)分别为14.38%和15.36%。对碳纤维板采取超张拉和二次超张拉技术,可以有效减小预应力损失。基于国内外混凝土结构设计规范的预应力损失计算方法,将预应力损失分为三部分:碳纤维板和锚具间的滑移引起的预应力损失、混凝土弹性压缩变形引起的预应力损失和碳纤维板应力松弛造成的预应力损失。在试验基础上,提出了三部分预应力损失的计算表达式,为预应力碳纤维板的加固设计提供参考。     

钢梁预应力碳纤维板新型张拉锚具的设计和数值分析

基于现有纤维复合材料加固技术,对目前预应力碳纤维板锚具的技术特点和适用性予以分析。通过概念设计,提出了一套针对钢梁及钢-混凝土组合梁加固的预应力碳纤维板张拉-锚固装置的整体结构及工作原理,通过详细设计计算,研究锚固体系各个部件的构造和功能。结合三维实体模型和有限元数值分析,给出了锚具的空间应力和变形情况,检验锚具在碳纤维板张拉至破坏下的强度和稳定性。最后对该套锚固体系的优点和张拉工艺作了阐述。     

预应力碳纤维板加固混凝土梁的二次受力性能分析

以3根长度均为4.2 m的钢筋混凝土梁试件为例,进行预应力碳纤维板二次受力加固试验,分析已屈服钢筋试件、使用预应力碳纤维板加固后试件的力学性能。将未经过预应力碳纤维板加固构件的一次受力,与预应力碳纤维板加固后的构件二次受力进行比较,分析该技术在提高钢筋混凝土构件性能的抗弯刚度、延性、构件强度等方面优势。可得到经过碳纤维板加固后的试件,自身开裂荷载明显提高,与未加固的试件对比,屈服荷载与极限荷载的提高效果显著;试件截面的刚度被大幅减弱,但试件变形程度依然与比对试件相似。说明对结构已剧烈超载的钢筋混凝土梁进行预应力碳纤维板加固,能够令材料抗弯刚度性能恢复至超载之前水平。     

侧贴预应力碳纤维板加固混凝土梁受弯承载力计算方法研究

为了获得侧面粘贴预应力碳纤维板加固混凝土梁正截面承载力的计算式,提出加固梁的破坏分为混凝土压碎和碳纤维板拉断两种模式以及相应的判别方法。分析两种破坏模式下的截面极限状态,并考虑侧面粘贴对碳纤维板加固面积的折减,提出了相应的受弯承载力计算方法。为了验证提出的计算式的正确性,在自主研发碳纤维板张拉及锚固设备的基础上完成4根预应力碳纤维板侧面加固混凝土梁试验,试验梁的破坏模式与试件设计目标相符。用所提出的计算式计算试件的受弯承载力,与试验结果相比,二者吻合较好。最后,提出侧贴预应力碳纤维板加固混凝土梁实用设计方法,可应用于实际工程的加固设计,尤其是当构件底面有管道等障碍物时。     

预应力碳纤维板加固混凝土T梁桥效果评价

文章介绍了一座20m钢筋混凝土T梁桥预应力碳纤维板加固方法,并通过荷载试验、承载能力验算与技术状况对加固效果进行评定。荷载试验结果表明:同一试验荷载作用下,采用预应力碳纤维板加固后的T梁跨中截面应变减小约24%,挠度减小约7%,加固后各片梁受力更加均匀,桥梁的横向联系增大。加固前、后主梁的固有振型不变,一、二阶实测频率分别较加固前增加了2.54%和20.68%。承载能力验算表明:采用预应力碳纤维板加固后主梁抗弯承载能力提高了17%。技术状况评定表明:加固后桥梁总体技术状况评估等级由4类桥变为2类桥。研究表明,预应力碳纤维板加固法可以增加主梁的抗弯刚度和承载能力,是一种合理有效的桥梁加固方案。     

微曲张拉碳纤维板加固钢筋混凝土梁工艺研究

针对预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的力学效能要求,提出了微曲张拉碳纤维板的新工艺,其关键技术是在加固构件和碳纤维板之间设置微矢高曲线型混凝土垫板作为结合体,以改善碳纤维板与加固构件之间的接触状态,提高预应力效率,增强构件的整体耐久性能。介绍了微曲混凝土垫板的设计方案、碳纤维板张拉锚固装置的构造以及微曲张拉碳纤维板加固钢筋混凝土梁的工艺实施方法。按照所述的新工艺进行钢筋混凝土梁加固,可有效地发挥碳纤维板的材料强度,使预应力沿加固构件底部均匀分布,并对碳纤维板实施长期的保护。     

预应力高强钢绞线网加固钢筋混凝土板的试验研究

采用新型张拉锚固系统对钢绞线网施加预应力,研究预应力水平值对板加固效果的影响规律。对3块不同预应力水平加固板、1块非预应力加固板和1块对比板进行抗弯试验研究。试验结果表明:较对比板,预应力加固板的承载力、截面刚度大幅度提高,裂缝宽度明显减小;较非预应力加固板,其开裂荷载显著提高,屈服荷载、极限荷载、截面刚度均有提高,裂缝宽度减小;随预应力水平的提高,加固效果、钢绞线强度的利用率明显提高。对钢绞线的预应力损失进行分析,提出预应力加固板承载力的计算公式,计算结果与试验值吻合良好,可作为预应力钢绞线抗弯加固混凝土板理论分析和设计的参考。预应力高强钢绞线加固技术解决了非预应力加固方法钢绞线应变滞后、发生剥离破坏、高强度利用率低等缺点,是一种主动高效的加固技术,具有较高的推广应用价值。     

预应力碳纤维布加固混凝土板受弯承载力实用方法研究

提出了一种新型实用碳纤维布加固系统,包含首次提出的碳纤维布环氧树脂楔形夹持体夹具、张拉设备和碳纤维布薄层钢板锚具。试验表明,环氧树脂楔形夹持体夹具夹持力强,应力损失低,施工安全,现场安装方便,且易于在工厂加工制作,适合于实际工程批量应用;张拉设备轻便,易于安装,不受构件支承条件影响。采用该新型实用碳纤维布加固系统对混凝土薄板进行的验证性加固试验表明,张拉设备方便适用,工艺流畅;预应力碳纤维布加固后构件工作性能明显改善,开裂前的弹性极限荷载达到未加固对比试件及普通粘贴碳纤维布加固试件的4倍;预应力碳纤维布加固试件的极限承载力比未加固试件提高103%,比普通粘贴碳纤维布加固试件提高32%,承载力明显提高。碳纤维布直至断裂也未从薄层钢板锚具中滑出,验证了其良好的锚固性能。