CFRP布包裹加固旧木柱轴压性能试验研究

本文进行了6根CFRP包裹加固旧木柱轴压性能试验研究。试验结果表明,CFRP布环箍加固的侧限约束作用可以提高木柱的强度约10～20%。并显著改善木柱的变形性能。     

复合加固木柱轴压特性试验研究

为了探究内嵌钢筋外包碳纤维(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)布复合加固不同截面木柱的加固效果,完成了54根加固木柱的轴心受压试验。考虑内嵌钢筋的数量和CFRP布的布置形式等试验影响因素的变化,分析了不同截面加固木柱的工作性能。试验结果表明:圆形加固木柱与方形加固木柱的破坏过程基本一致,圆形木柱的CFRP布易发生脆性断裂破坏,而由于钢筋的局部外凸作用,方形木柱的CFRP布表现为与木材的剥离破坏;内嵌钢筋可以提高圆形和方形木柱的承载力,CFRP布则能够明显提升圆形木柱的抗压承载力。试件的应力应变曲线分布表明:不同截面木柱的峰值应力和变形能力均随着内嵌钢筋数量以及CFRP布加固量的增加而增加;CFRP布的有效约束作用使其与内嵌钢筋相互促进、协同工作;复合加固方法对圆形木柱的加固效果优于方形木柱。基于试验数据的拟合分析,借鉴纤维复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)约束混凝土柱相关理论,建立了复合加固木柱轴心受压承载力计算模型。理论计算与试验结果的对比以及补充试验研究验证了所提出的承载力计算公式的可靠性。     

复合加固矩形木柱受压应力应变模型

为了研究钢筋加固量、碳纤维布包裹方式等对内嵌钢筋外包碳纤维布复合加固矩形木柱受压应力应变关系的影响,基于27根方木柱和9根矩形木柱的轴心受压试验结果,提出了碳纤维布约束矩形木柱的强度计算方法,推导了复合加固矩形木柱的承载力计算公式,并在此基础上提出了复合加固矩形木柱受压三折线应力应变本构关系模型.基于这种模型计算得到的木柱受压应力应变曲线与试验值吻合较好,从而验证了内嵌钢筋外包碳纤维布复合加固矩形木柱受压三折线应力应变模型的适用性.     

碳纤维布加固木柱轴压性能试验研究

采用CFRP布作为加固材料,对8根木柱进行了轴心抗压试验,分析了木柱加固前后的力学性能,包括木柱的破坏形态、木柱和碳纤维布的荷载-应变关系以及加固柱极限承载力提高情况,并分析了加固柱极限承载力的影响因素。由试验结果可以看出,木柱的破坏形态多样,最容易在有缺陷的部位发生局部破坏;经碳纤维布环箍约束后,木柱抗压强度有明显的提高,提高幅度约在10%~20%之间;木材自身强度、木柱的缺陷、受力方式、碳纤维布间距及碳纤维布层数对加固柱极限承载力均有影响。     

CFRP加固木柱轴压性能理论研究

对国内外采用CFRP加固木柱轴压性能的研究现状进行了综述,在前人研究成果的基础上,推导了CFRP加固木柱极限承载力的公式并进行了有限元对比分析,从理论上得出了CFRP加固木柱可提高约27.4％极限承载力的结论。     

竖嵌CFRP层板增强胶合木柱轴压性能试验研究

文章提出了一种新型竖嵌CFRP层板增强的胶合木柱,并对其进行了轴压性能试验研究,考察竖嵌CFRP层板对试件轴心受压性能的影响。试验结果表明,对比未增强木柱,增强后的木柱平均极限承载力没有提高,延性和抗侧刚度均得到提高。     

碳纤维布加固木柱轴心抗压性能试验研究

采用碳纤维布,对8组木柱(短柱)构件进行环向粘贴碳纤维布加固。通过试验考察了碳纤维布加固对木柱轴心抗压极限承载能力的提高效果;分析了碳纤维布加固木柱的破坏形态及荷载应变关系;通过各组试件试验结果的对比分析了碳纤维布的用量、布置形式对提高轴心抗压承载力的影响。     

FRP加固木柱轴压性能研究综述

采用纤维增强复合材料(FRP)加固后的木柱,具有不增加自重、施工简便、易于替换与修补等优点,同时可为后续的修缮、加固提供有利条件,在木柱加固中具有良好的前景。介绍了FRP在轴心受压状态下对木柱力学性能的影响,分析了FRP加固木柱在不同截面类型下的加固机理,并对现有的轴心抗压强度模型进行了总结。针对目前FRP加固木柱的研究现状,提出了研究之中存在的不足之处并对相关研究提出一些参考建议。     

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。     

钢筋混凝土矩形柱外包CFRP的轴压比限值分析

钢筋混凝土矩形柱外包碳纤维后,其强度和延性均得到提高,但随着偏心距的增大,强度提高幅度逐渐降低,而延性仍较高。本文基于混凝土偏心受压外包CFRP后的受力特性,给出柱截面受压区对应的应力-应变关系,推导出钢筋混凝土矩形柱外包CFRP后的轴压比限值计算公式,文中还给出了工程算例。该方法可以作为轴压比不满足现行规范要求的混凝土柱外包CFRP加固设计参考。     

内嵌CFRP筋/片加固木梁受弯性能试验研究

为研究内嵌CFRP筋/片加固木梁的受弯性能,制作5根底面中心内嵌CFRP筋加固试件,3根侧面内嵌CFRP筋加固试件,6根底面中心内嵌CFRP片加固试件以及3根未加固的对比试件,对其进行三分点静载试验。试验参数包括：CFRP筋/片,内嵌位置（底面或侧面）,CFRP筋/片数量（1根或2根）、是否采用附加锚固措施（U形铁钉或CFRP布U形箍）、底面是否粘贴CFRP布等。研究表明,内嵌CFRP筋/片加固试件的受弯承载力较未加固试件明显提高,提高幅度为14%~85%,平均提高39%;破坏位移亦平均提高32%。内嵌CFRP筋加固试件的初始弯曲刚度均大于对比试件,而内嵌CFRP片加固试件由于底面开槽面积较大其初始弯曲刚度未见提高。内嵌CFRP筋加固试件的跨中截面应变随荷载增加仍基本符合平截面假定,而内嵌CFRP片加固木梁的跨中截面应变变化与平截面假定存在一定差距。增加内嵌CFRP筋/片的数量及端部采用U形铁钉锚固措施对提高加固木梁承载力的作用不明显;而在加固木梁底面粘贴一层CFRP布可显著提高其加固效果。     

木材表面嵌筋黏结锚固性能试验研究

木材与钢筋之间的可靠黏结与锚固,是保证内嵌钢筋加固木柱协同工作的根本条件。为研究钢筋与木材的黏结滑移性能和锚固特性,对50个木材表面嵌筋试件进行了中心拔出试验,总结了试件的破坏形态,分析了黏结滑移曲线的分布规律。进而分析了锚固长度(80、120、160 mm)、钢筋直径(16、20 mm)这两个基本参数对极限荷载以及平均黏结强度的影响。试验结果表明:试件出现了4种典型的破坏形态,分别为拔出破坏、劈裂破坏、混合破坏以及剪切破坏,且黏结滑移曲线的分布与试件参数相关;随着锚固长度的增加,试件的极限荷载增加而平均黏结强度减小;随着钢筋直径的增加,试件的极限荷载增加而平均黏结强度基本不变。此外通过钢筋的内贴片方法得到了典型试件钢筋沿锚固长度的应变分布,参考既有计算方法计算并得到了黏结应力以及相对滑移量的分布规律,综合黏结应力以及滑移量的分布获得了各测点处的黏结滑移曲线。     

钢-连续纤维复合筋嵌入式加固RC梁承载力分析

新型钢-连续纤维复合筋（SFCB）是一种以普通钢筋为内芯,外包纵向连续纤维的新型筋材。SFCB由于良好的力学性能、高耐久性和高性价比而在嵌入式加固中具有独特的优势。对SFCB嵌入式加固RC梁的承载力分析方法进行介绍,首先根据平截面假定及力的平衡,提出了SFCB嵌入式加固钢筋混凝土梁非粘结破坏时的受弯承载力计算方法;然后对嵌入式加固RC梁始于加载点附近开始的剥离破坏现象进行了理论分析,并给出了是否会发生粘结剥离破坏的判别方法和极限承载力的计算方法;最后,将计算结果与嵌入式加固RC梁试验结果进行了比较,认为该方法对破坏模式和极限承载力的预测均具有较好的精度。     

CFRP布约束方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

基于16根CFRP布约束外包圆弧化砂浆面层方钢管混凝土(CFRP-circular arc cement mortar layer-square concrete-filled steel tube,C-C-SCFST)短柱轴压承载试验,研究了CFRP层数和外包圆弧化水泥砂浆面层(circular arc cement mortar layer,CAM)对C-C-SCFST柱承载力和变形的影响规律。试验结果表明:随方钢管外包圆弧化砂浆面层中部厚度的增加,构件竖向承载力有较大幅度的提高。CAM的存在使得CFRP布在方钢管角部应力集中得到一定程度缓解,试件总体受力特征类似于CFRP约束圆CFST柱,轴压极限荷载作用下内部SCFST柱发生剪切破坏导致外部CFRP布断裂。基于试验结果和现有规范提出C-C-SCFST短柱承载力计算式,计算结果与试验结果吻合良好。     

核心型钢混凝土柱轴压性能试验研究

为研究核心型钢混凝土(CSRC)柱轴压性能及轴力分配规律,进行了5根CSRC柱和2根钢筋混凝土(RC)柱的足尺轴压静力试验。试验结果表明：CSRC柱的承载力和变形能力随配钢率的增加而明显增加;设置配钢率为2.5%和3.2%的核心型钢,试件轴向承载力可分别提高12.7%和23.4%,试件变形能力分别提高36.0%和33.1%。试件各组成部分所承担的轴力占总轴力的比例随轴向变形的发展呈非线性变化。在弹性阶段,试件各部分承担轴力基本按材料弹模与相应截面积的乘积线性分配;在塑性阶段,混凝土承担轴力占总轴力比例逐渐降低,核心型钢承担轴力占总轴力比例逐渐增大,最大可达40.1%。CSRC柱轴压承载力可采用考虑箍筋约束作用的简单叠加法进行计算。     

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。     

碳纤维布加固震损CFRP筋高韧性纤维混凝土柱抗震性能试验研究

为探究CFRP筋高韧性纤维混凝土柱的抗震性能及可修复性能,以剪跨比和轴压比为变量,设计了6根CFRP筋高韧性纤维混凝土柱,其中3根为不进行加固的对比柱,剩余的3根柱先进行预损伤处理,再用碳纤维布进行加固修复,对上述试件进行低周反复荷载下的抗震性能试验。对试件的破坏形态、滞回特性、刚度退化、延性、综合性能指标以及耗能能力进行研究。结果表明：CFRP筋高韧性纤维混凝土柱表现出明显的多缝开展特征和良好的变形能力;水平荷载下降至峰值荷载的85%,停止加载,试件仍具有较好的完整性,且所有试件均表现出弯曲破坏的特征。轴压比越大,峰值荷载越大,滞回曲线的形状越饱满;剪跨比越大,极限水平位移越大,但峰值荷载越小。加固后试件的累积耗能较未加固试件提高2.0~4.2倍,仍具有良好的耗能能力,说明CFRP筋高韧性纤维混凝土柱具有良好的可修复性,且碳纤维布加固的方法有效可行。     

Experimental research on concrete-filled square steel tubular slender columns with inner I-shaped CFRP under axial compression

对7个内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土长柱进行了轴压性能试验研究,得到了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应变曲线,并分析了其受力过程及破坏特征。试验结果表明：内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱的破坏模式为弯曲失稳破坏。随着长细比的增大,试件的承载力降低。试件的荷载-挠度曲线可分为弹性段、弹塑性段以及下降段。采用ABAQUS有限元分析软件对内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱受力性能进行有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。在此基础上,分析了长细比、混凝土强度、钢材强度、含钢率和有无CFRP对组合柱受力性能的影响。分析结果表明,长细比对柱的受力性能影响较大,随着长细比的增加柱的承载力明显下降;提高混凝土强度可以提高柱的承载力,但延性有所降低;提高钢材强度和增大含钢率均可以提高柱的承载力;设置工字形CFRP型材可以提高柱的承载力和变形能力。     

预应力碳纤维条带加固高轴压比混凝土圆柱抗震性能试验研究

为了研究预应力碳纤维条带加固高轴压比混凝土圆柱的抗震性能,进行了7个钢筋混凝土圆柱试件的低周反复荷载试验,其中1个为设计轴压比0.82的未加固对比柱试件,另外6个为不同高轴压比下的预应力碳纤维条带加固柱试件,主要考虑了环向预应力和轴压比两种参数对加固柱抗震性能的影响。研究结果表明：采用预应力碳纤维条带加固高轴压比混凝土圆柱后,其承载力、延性性能、耗能能力均有大幅度提升;预应力纤维条带提供的环向主动约束力能够有效抑制斜向剪切裂缝的开展,加固后高轴压比圆柱呈现出弯曲破坏特征;采用试验数据回归分析方法,得到了预应力碳纤维条带加固混凝土圆柱极限荷载点位移 Δm计算式,计算结果与试验结果吻合较好。