预应力碳纤维布加固混凝土方柱预应力损失试验研究

进行了预应力碳纤维布加固混凝土方柱预应力损失试验。试验考虑的影响因素包括:预应力大小、方柱的倒角半径、柱表面处理情况。试验得到了预应力碳纤维布的摩擦损失量和长期的应力松弛损失量,分析了各因素对碳纤维布预应力损失的影响,得出了预应力损失的发展规律,并提出了减小预应力碳纤维布损失的措施。试验表明:当预应力越大、倒角尺寸越小、柱表面越粗糙,则摩擦损失越大;预应力碳纤维布表面涂胶与没有涂胶相比较,应力松弛损失到达稳定状态所需的时间少且总松弛量少;预应力越大,松弛损失的速度越快;摩擦损失占预应力总损失的66%以上。     

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。     

预应力玄武岩纤维布加固钢管的预应力损失研究

预应力损失的研究是预应力纤维增强材料(FRP)加固技术的关键之一,提出一种新型预应力张拉锚固一体式锚具,对其用于预应力加固损伤内压钢管过程中造成的摩擦损失、锚具损失、松弛损失的产生机理进行分析,通过弹塑性力学平面应力解法以及摩擦损失试验研究,建立摩擦损失后纤维布内力的分布模型;基于锚具损失试验与松弛损失试验的分析,得出前80 min存在锚具损失且锚具损失与螺栓的锁紧程度相关,并得到松弛损失随时间的变化规律以及松弛损失百分比。     

带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术研究

开发带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术,给出带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土受弯构件的施工工艺,进行预应力芳纶纤维布的应力松弛损失试验研究,进行预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯、受剪及疲劳性能试验研究,进行温度对芳纶纤维布配套黏结材料的力学性能影响试验研究。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁与未加固的基准梁相比,开裂荷载显著提高,屈服荷载、极限荷载、疲劳寿命及开裂后的抗弯刚度明显提高;使用环境温度在60℃以下时,芳纶纤维布的配套树脂胶与底胶的黏结强度不会发生软化现象。试验研究及分析表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术可显著改善混凝土受弯构件使用阶段的力学性能。     

预应力碳纤维增强复材布加固大尺寸混凝土圆柱的应力损失试验研究

预应力碳纤维布(CFRPs)加固混凝土结构中预应力损失是影响加固效果的重要因素。为了研究预应力碳纤维布加固大尺寸混凝土圆柱时预应力损失的规律,通过自锁式锚具对碳纤维布进行环向加固。试验结果表明:摩擦损失为张拉过程中的主要损失,预应力越大、柱表面越粗糙、柱截面尺寸越大则摩擦损失值越大;持荷过程中为锚具变形、CFRPs布回缩与CFRPs布松弛产生的预应力损失;张拉过程中的摩擦损失占CFRPs布的总损失较大,为70.9%～80.8%,持荷后损失占总损失比例较小,为19.2%～29.1%;相同条件下直径1 m柱的CFRPs总损失比直径0.305 m柱的CFRPs总损失多17.1%～17.5%。在试验基础上,提出了张拉过程与持荷过程预应力损失计算表达式,为预应力损失计算提供参考。     

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。     

带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术研究

开发带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术,给出带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土受弯构件的施工工艺,进行预应力芳纶纤维布的应力松弛损失试验研究,进行预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的受弯、受剪及疲劳性能试验研究,进行温度对芳纶纤维布配套黏结材料的力学性能影响试验研究。试验结果表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁与未加固的基准梁相比,开裂荷载显著提高,屈服荷载、极限荷载、疲劳寿命及开裂后的抗弯刚度明显提高;使用环境温度在60℃以下时,芳纶纤维布的配套树脂胶与底胶的黏结强度不会发生软化现象。试验研究及分析表明,带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固技术可显著改善混凝土受弯构件使用阶段的力学性能。     

预应力CFRP布加固低强度混凝土方柱的力学性能

为了研究预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固低强度混凝土轴心受压柱的力学性能,按截面配筋率不同设计制作了3组12根混凝土方形截面柱,混凝土强度均为C20,每组包括3根利用预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根未加固的普通混凝土柱.通过对每组柱的静载试验,得到了试验柱极限承载力、轴向位移等试验数据,并利用有限元软件ANSYS建立了分析模型,对预应力CFRP布加固低强度混凝土柱进行了研究.结果表明:预应力CFRP布加固的混凝土柱在纵向受力钢筋屈服后,预应力CFRP布对混凝土的环向预压作用能够明显提高加固柱的极限承载力,且承载力提高幅度受截面配筋率及CFRP布张拉控制应力影响;对于配筋率较低的混凝土柱,利用预应力CFRP布加固后柱的承载力提高幅度随CFRP布预拉应力的提高而增大;同时能够明显提高混凝土的极限压应变,增大加固柱的轴向变形;采用预应力CFRP布加固技术能够使CFRP布较早地参与受力,充分发挥其高强度特性.     

预应力CFRP软粘结加固技术及其施工工艺

通过普通粘贴碳纤维布(CFRP)在加固混凝土结构中的缺陷与不足,提出通过施加预应力和采用软粘结技术来克服CFRP现有加固技术的缺陷,使CFRP的强度得到充分利用,改善构件的结构性能,提高结构加固的效率.在此基础上,开发了一种新型便捷的预应力FP锚固和张拉技术.试验表明,这一技术能方便、可靠地将各类FRP布张拉至理想的应力状态,并提出了完整的预应力CFRP软粘结加固混凝土构件的施工工艺.     

预应力混凝土应用及减少预应力损失措施

以安徽某库房工程预制排架结构为例,介绍了预应力混凝土施工中的底模施工、锚具加工、预应力钢筋制作、孔道留设、预应力钢筋张拉、预应力值校核以及孔道灌浆等施工工艺。指出锚具变形、预应力筋与孔道间摩擦、应力松弛、混凝土收缩徐变等均会引起预应力损失,针对此,提出了超张拉、合理养护等预防措施。     

内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁预应力损失

针对内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁技术特点,研发了预应力螺旋肋钢丝张拉锚固体系,测试并分析了试验过程中预应力损失情况.结果表明,预应力损失随螺旋肋钢丝加同量及初始预应力水平的增加而增加,其中锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失很小,不超过5%,应力松弛引起的预应力损失相对较大.在5～10%之间,放张引起的预应力损失大小介于上述两种损失之间.一般不超过10%,且加固量及初始预应力水平对该项损失的影响较显著.研究结果为该新型加同技术更好地应用于实际工程提供了设计依据.     

预应力CFRP布加固负载混凝土柱轴心受压性能研究

为开展轴心压力作用下预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固负载圆形截面混凝土短柱力学性能研究,设计制作了11根圆形截面混凝土短柱,其中1根普通混凝土柱为对比柱,其余10根混凝土柱在负载与非负载2种情况下分别利用预应力CFRP布或非预应力CFRP布进行加固。通过轴心加载试验,获得了各试件极限荷载、轴向变形、材料应力变化等试验数据。基于试验数据分析了试件轴心压力作用下的力学性能。结果表明:与普通混凝土柱相比,利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱在二次受力过程中其屈服荷载有显著提高,且提高幅度与CFRP布预应力水平成正比,但极限承载力与CFRP布的预应力水平无关;利用预应力CFRP布加固的负载混凝土柱延性性能有显著提高。     

内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁预应力损失试验研究

针对内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁技术特点,研发了预应力螺旋肋钢丝张拉锚固体系,测试并分析了试验过程中预应力损失情况。结果表明,预应力损失随螺旋肋钢丝加固量及初始预应力水平的增加而增加,其中锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失很小,不超过5%,应力松弛引起的预应力损失相对较大,在5%~10%之间,放张引起的预应力损失大小介于上述两种损失之间,一般不超过10%,且加固量及初始预应力水平对该项损失的影响较显著。研究结果为该新型加固技术更好地应用于实际工程提供了设计依据。     

小直径预应力钢丝绳锚具设计与分析

预应力加固技术是混凝土桥梁常用的主动加固方法,能够有效地克服混凝土自重产生的应力和挠度,从而大幅度地提高旧桥的承载能力。根据理论研究并结合工程实践设计出三种形式的钢板锚具,应用MI-DAS/CIVIL对其进行了结构受力分析,确定了锚具与加固体系的合理连接方式和锚具的应力分布情况。通过试验对三种锚具的加固效果进行测试,结果表明固定端采用空心螺栓锚具,张拉端采用开槽锚具,预应力损失小,张拉控制应力可调可控,适用于混凝土梁桥的加固。     

碳纤维增强复合材料布加固损伤预应力混凝土梁剥离性能试验分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)布用于普通混凝土结构加固性能研究较为深入,而对于预应力混凝土结构加固性能的研究相对较少。为了研究CFRP布加固损伤预应力混凝土结构黏结性能对其受力性能的影响,通过对3根CFRP布加固不同损伤程度的高强预应力钢筋混凝土梁进行静载试验,研究损伤程度及预应力度对其黏结性能的影响。试验发现,试件破坏前CFRP布均发生剥离,达到破坏时,CFRP布完全剥离、拉断或受压区混凝土被压碎。通过CFRP布应变-荷载曲线及试件挠度-荷载曲线分析表明,试件的剥离荷载与其损伤程度呈反比,而与预应力度呈正比。     

波形齿体系张拉并锚固CFRP片材的预应力损失

根据波形齿横向张拉并锚固碳纤维（以下简称CFRP）片材体系的加固施工工艺,对CFRP片材及被加固构件的材料特性造成的损失（松弛）,温度变化引起的损失以及波形齿配套螺杆与被加固构件间的作用引起的损失进行了理论分析。并通过两类试验共8根构件（钢梁台座的4根构件及混凝土T梁加固试验的4根构件）中张拉后的CFRP片材的预应力(变)损失进行试验研究,提出了波形齿横向张拉并锚固CFRP片材体系中的CFRP片材设计时预应力总损失的建议值。     

预应力碳纤维布加固混凝土方形截面短柱轴心受压试验

为了研究预应力碳纤维(CFRP)布加固混凝土方形截面短柱轴心受压力学性能,根据配筋率的不同设计了3组共计12根混凝土方形截面短柱,每组包括3根预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根普通混凝土柱。通过静载试验获得了各试件受压极限承载力、位移和预应力CFRP布应力增量等试验数据,得到了荷载作用下试件变形曲线及破坏形态,分析了预应力CFRP布应力水平和纵筋配筋率对混凝土方形截面短柱加固后的力学性能的影响。研究结果表明:采用预应力CFRP布约束混凝土柱一方面能够限制混凝土横向变形,使柱中混凝土从加固时刻起即受到环向应力,提高了混凝土极限压应变,从而显著提高柱的极限承载力,承载力提高幅度在60%以上;另一方面,由于受压柱的延性与截面配筋率有关,加固柱配筋率较低时,延性较好;反之则延性较差。     

预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土方柱轴压性能分析

为了分析预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土(RC)方柱的轴压性能,利用有限元分析软件ANSYS对已有试验试件进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行对比,验证数值模拟的准确性。根据数值模拟结果对预应力碳纤维复材布加固RC方柱的约束机理进行了探讨;分析了CFRP布预应力水平、包裹方式、方柱倒角半径对试件加固效果的影响。结果表明:数值模拟结果与试验值吻合较好;CFRP布预应力水平、包裹范围越大,加固效果越好。增大方柱倒角半径能有效减少角部应力集中。     

预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土方形截面短柱轴压性能试验研究

为了研究预应力碳纤维复材(CFRP)布加固钢筋混凝土方形截面柱的轴心受压力学性能,设计4根钢筋混凝土方形截面柱进行轴心受压试验,包括1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根预应力CFRP布加固的钢筋混凝土柱。通过试验获得了各试件破坏形态、受压极限承载力、轴向位移和CFRP布的应力应变曲线等试验数据,分析不同应力水平的CFRP布对钢筋混凝土方形截面柱加固后力学性能的影响。结果表明:与未加固的普通钢筋混凝土柱相比,采用预应力CFRP布加固试件的轴心受压承载力和延性均有明显的提高,提高幅度随应力水平的提高而增大;而且对CFRP施加预应力能避免纤维布的应力滞后问题,更好地发挥纤维布的高强性能。     

预应力CFRP板加固混凝土梁设计理论研究

基于预应力高强度CFRP板加固混凝土梁的受弯试验与理论分析,对其设计理论进行了较系统的研究。提出了CFRP板预应力损失和预应力CFRP板加固混凝土梁抗裂度的计算方法。通过截面极限状态分析,分别提出了界限破坏、受压破坏和受拉破坏模式下受弯承载力的理论计算公式。建议CFRP板的张拉控制应力取为其极限抗拉强度的0.5~0.6倍。此外,在考虑预应力CFRP板等代的基础上,提出了预应力CFRP板加固混凝土梁裂缝宽度和挠度的计算方法。