BFRP约束钢筋混凝土轴压圆柱的尺寸效应研究

为了研究结构的尺寸效应,开展了3种不同尺寸几何相似玄武岩纤维布约束钢筋混凝土圆柱的轴压试验。试验总共设计制作了27个试件,15根为对比未加固试件,12根为约束(加固)试件,并按试件直径将它们分为150、200、250mm 3组。3组试件的箍筋直径、纵筋直径及加固用的BFRP层数分别按3∶4∶5制作。试验结果表明,试件破坏时的名义应力随着试件尺寸的增大而降低,即试件强度具有尺寸效应,且几何相似圆柱强度的尺寸效应遵循Banzant的尺寸效应规律。

BFRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

采用试验研究的方法,对外贴连续玄武岩纤维布加固的钢筋混凝土梁正截面抗弯性能,包括对梁的开裂荷载、破坏荷载、跨中挠度、钢筋和连续玄武岩纤维布的应变等进行了研究,并分析了几种因素对加固效果的影响。

BFRP布加固钢筋混凝土梁的变幅疲劳寿命试验研究

通过5根钢筋混凝土梁的抗弯疲劳试验,研究玄武岩纤维布、玄武岩/碳混杂纤维布、玻璃/碳混杂纤维布加固梁的变幅疲劳寿命,并根据Miner损伤理论、修正Miner损伤理论和Corten-Dolan损伤理论,对承受变幅疲劳载荷作用的FRP加固钢筋混凝土梁进行了疲劳寿命估算。结果表明,粘贴纤维布对钢筋混凝土梁的抗疲劳性能有极大改善,能显著提高梁的疲劳寿命;3种损伤理论估算出的寿命均偏安全,以修正Miner损伤理论的精度最好。建议在实际工程应用中采用修正Miner损伤理论进行FRP加固钢筋混凝土受弯构件的变幅疲劳寿命估算。

BFRP布约束混凝土短柱轴心抗压强度的研究

为了研究BFRP布用量对混凝土短柱轴心抗压性能的影响,进行了单向轴心抗压试验和数值模拟研究。研究结果表明,随着BFRP布用量的增加,混凝土短柱的轴心抗压强度均有不同程度提高;采用ANSYS有限元分析软件能较好地模拟BFRP布约束混凝土短柱的轴心抗压强度。

BFRP混合加固预损偏心受压短柱试验研究

通过对5根预损短柱采用不同加固方式和1根对比柱进行偏心受压试验,研究了不同BFRP加固方式各柱的破坏过程、极限承载力;对比分析了不同加固方式纵向受力钢筋、玄武岩纤维筋、混凝土、玄武岩纤维布的应力-应变及荷载-挠度关系。研究结果表明,单独采用BFRP筋嵌入式加固钢筋混凝土偏心受压短柱效果不明显,而采用嵌入式BFRP筋和外包BFRP布混合加固效果更为理想,表现出一定的复合加固效应。在试验研究的基础上,根据本文的基本假定进行了承载能力计算并给出了简化设计方法,可为定量分析研究提供参考。

BFRP布加固RC梁抗弯性能研究

为研究BFRP布加固RC梁的抗弯性能和破坏形态,对3根BFRP布加固后的RC梁和1根普通对比梁进行了抗弯试验,分别测得不同BFRP布层数(1、2、3层)加固下RC梁的挠度、荷载等值,与未加固的RC梁进行了对比分析。并通过有限元软件ABAQUS对试验进行了有限元分析,将得到的有限元模拟结果与试验结果相互对比验证,另外系统地研究了配筋率和BFRP布长度对加固梁加固效果和抗弯性能的影响。结果表明,BFRP布加固层数、配筋率和BFRP布长度3种RC梁影响因素中,BFRP布加固层数的改变对RC梁抗弯性能的影响最为显著,且BFRP布存在最佳配布率和最优加固长度。

预应力BFRP布加固压力钢管线试验

应用自主研发的FRP布张拉装置,开展了不同工况下的预应力BFRP布加固压力钢管线试验。考察环氧树脂胶涂抹位置的变化及预应力施加完毕后卸除张拉装置对钢管线加固效果的影响规律。结果表明:研发的张拉装置能有效施加预应力于BFRP布,可实现压力钢管线的有效加固;在弹性受力阶段,环氧树脂胶涂抹位置的变化对压力钢管环向应变的影响不明显;在确保环氧树脂胶施工质量及养护时间的前提下,移除张拉装置对压力钢管环向应变的影响较小,可实现FRP布张拉装置的循环利用。

BFRP布加固钢筋混凝土梁受力性能的数值模拟

本文使用有限元分析软件ABAQUS对BFRP布加固钢筋混凝土梁进行受力性能分析,用壳单元来模拟BFRP布粘贴于梁底部,采用BFRP布与梁底粘结长度作为变量,分析梁的开裂荷载、挠度变化的影响。模拟结果表明粘结长度对梁底界面开裂的荷载影响不大,对挠度有一定的降低作用。

二次受力下BFRP加固RC简支梁抗弯性能有限元分析

采用软件ABAQUS建立BFRP加固RC梁三维数值模型来研究二次受力条件下BFRP加固RC简支梁的抗弯性能,并系统研究了预载程度、配筋率、加固量等因素对二次受力下加固梁加固效果的影响.结果表明,初始荷载和配筋率的改变对二次受力下RC简支梁的抗弯性能影响显著,且BFRP布加固RC简支梁存在最佳配布率,数值模拟分析结果与试验结果高度一致,从而证明本文方法的可靠性及正确性.研究成果对实际工程修复及加固理论具有一定的借鉴意义.

BFRP布加固巴掌榫墩接木柱轴压性能研究

为研究BFRP布加固巴掌榫墩接木柱(简称“加固木柱”)的轴压受力性能,对10个木柱进行轴压试验,包括7根不同BFRP环箍层数和纵带层数的墩接柱、1根刻半榫墩接柱与2根完好木柱;分析加固木柱的破坏特征、荷载-变形曲线,对比加固前后木柱的失效模式、应变状态、承载力、刚度、延性等;提出适用于木构件的名义屈服点确定方法,以准确计算其位移延性系数。结果表明:BFRP环箍与纵带加固柱的墩接区整体性良好,承载力和刚度可恢复至完好木柱的80%~90%,延性提高9%~90%,加固后木柱具有良好的受力性能;按ESEP法确定的名义屈服位移合理可靠,可用于木柱屈服点的确定。建立数值仿真模型,在验证模型有效性的基础上,针对墩接高度、墩接长度对加固木柱的影响展开参数分析。结合参数分析结果,推导得到FRP加固巴掌榫墩接木柱轴压承载力计算公式。有限元分析表明,承载力随墩接高度的增加而减小,墩接长度对承载力影响较小;承载力公式计算值与试验值最大误差为12.1%,可为木结构建筑的修缮提供参考。

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁受弯受剪承载力计算分析

基于现行混凝土结构加固设计规范关于粘贴纤维增强复合材料加固法的计算理论,分别对玄武岩纤维布和碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力进行计算分析,以探讨玄武岩纤维布对钢筋混凝土梁的加固效果。计算结果表明,设计人员可以方便地按现行加固设计规范对玄武岩纤维受弯、受剪加固进行计算。

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土板的抗爆性能分析

为研究玄武岩纤维布(BFRP)对钢筋混凝土结构的抗爆加固效果,利用LS-DYNA软件建立了空气中接触爆炸条件下BFRP加固钢筋混凝土板的有限元模型。利用流固耦合算法模拟了板的破坏过程,比较了加固前后板的破坏形态、钢筋应力及板底位移,并比较了玄武岩纤维布与碳纤维布(CFRP)的加固效果。发现BFRP能够增强板的刚度,降低钢筋应力,减少局部破坏,但也会加重混凝土保护层的破坏。在与CFRP加固效果相差不大的条件下,BFRP加固板保护层破坏较轻。结果表明,BFRP是钢筋混凝土结构在爆炸荷载下一种经济有效的加固材料。

玄武岩纤维布加固损伤RC梁弯曲疲劳试验研究

结合大量混凝土桥梁存在病害需要加固、桥梁主要承受疲劳荷载的实际情况,研究等幅、变幅疲劳荷载下,粘贴不同层数玄武岩纤维布加固预损伤混凝土梁疲劳寿命、刚度退化速率等。结果表明,1等幅、变幅疲劳荷载作用下,粘贴2层、3层玄武岩纤维布较粘贴1层试验梁疲劳寿命均分别提高20%、40%左右;粘贴相同层数玄武岩纤维布时,变幅疲荷载劳作用较等幅疲劳荷载作用试验梁疲劳寿命降低16%左右。2变幅疲劳可显著加快试验梁钢筋应变、跨中挠度发展,其跨中挠度和疲劳次数关系曲线表现为明显"凹"型。3未粘贴纤维布等幅疲劳时试验梁刚度衰减速率为0.313MN·m^2/万次,粘贴1层、2层、3层纤维布等幅疲劳时试验梁刚度衰减速率为0.014MN·m^2/万次左右,粘贴1层、2层、3层纤维布变幅疲劳时试验梁刚度衰减速率为0.050MN·m^2/万次左右,可见粘贴玄武岩纤维布可降低试验梁疲劳刚度衰减速率,变幅疲劳显著增大试验梁疲劳刚度衰减速率。

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪正交试验研究

文章针对钢筋混凝土梁,采用玄武岩纤维布进行抗剪承载力加固研究,运用正交试验法,选择L9(34)正交表,考虑配箍率、条带宽度、条带间距及纤维布种类4个因素,设计制作了9个试件。研究表明,玄武岩纤维布加固后梁的抗剪承载力平均提高34%,是碳纤维布加固效果的73%;纤维布条带越宽、间距越小,梁的抗剪承载力提高得越多。

玄武岩纤维布提高钢筋混凝土梁受剪承载力试验研究

在6根玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁的试验基础上,对其加固后的抗剪破坏特征、受剪承载力进行了研究分析.

基于缩尺模型的玄武岩纤维布加固桥梁抗弯性能试验

以一座主跨径为20 m的5孔钢筋混凝土简支梁桥为实例,基于相似理论按照几何尺寸比CL=1/4设计了T形主梁的9片缩尺模型梁,试验共分为3组,探讨了不考虑二次受力情况(试验2)与考虑二次受力情况(试验3)下对梁体进行贴BFRP布加固后构件的极限承载力、裂缝开展、BFRP布应变及最终的破坏模式等相关力学特性,并与未加固对比梁(试验1)的力学性能指标进行了对比分析。结果表明,试验2、3中的平均挠度值较试验1分别降低了36.7%及28.9%;并且试验2、3中梁破坏时BFRP布平均应变值分别为15 118、10 921με分别是BFRP布极限拉应变17 916με的84.4%和61.0%,说明BFRP布加固后对梁体的刚度有显著的提高且试验2加固效果要优于试验3;所有加固梁的最终破坏模式均表现为脆性破坏。通过理论计算值与试验结果对比可知,BFRP加固T形混凝土结构设计中,可按我国现行混凝土结构加固设计规范进行设计计算。

基于粘贴玄武岩纤维布的在役简支钢筋混凝土桥梁性能提升研究

钢筋混凝土梁桥在中小跨径中应用较为广泛,经过多年使用后往往处于带裂缝工作状态,尤其是涉水时往往耐久性退化速度较快,进而会引起结构承载能力降低。而玄武岩纤维复合材料(BFRP)具有较高的抗拉强度和良好的耐侵蚀性能,将其粘贴于在役梁的梁底受拉区,既可以起到隔绝空气提高混凝土耐久性的作用,也可以提升在役梁的抗弯能力,以适应不断增长的交通量。以一座经BFRP布粘贴加固的在役简支板桥为研究对象,开展理论分析与基于ABAQUS的精细化数值模拟,通过对比加固前后的受力性能,进而研究BFRP布对在役简支板梁的受力性能的改善效果,并通过试验对加固前后的受力性能提升规律进行了验证。结果表明,BFRP布粘贴在梁底受拉区可以协助板底主筋参与结构受力,使钢筋和混凝土受力重分布,使得裂缝发展程度降低,在一定程度上提升了梁的整体抗弯刚度,加固后桥梁正常使用情况下的变形能力提升20.6%,钢筋应力水平下降23.9%,抗弯承载能力提高26.9%,增强了结构的安全性。

FRP布加固RC梁弯曲疲劳性能研究现状与建议

FRP作为一种新兴材料,其在实际结构疲劳加固中的应用随着价格的降低而飞速发展。主要介绍了国内外关于不同FRP布加固钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能的试验研究与理论分析,结合课题组进行的玄武岩纤维布(BFRP)加固RC梁试验情况,为今后FRP布加固RC梁弯曲疲劳性能的研究方向提出几点建议,有利于该学科的发展。

基于玄武岩纤维布的在役简支板桥静动载试验研究

玄武岩纤维复合材料(BFRP)具有较好的力学性能及耐久性,在桥梁加固领域得到了推广应用。为评价粘贴BFRP布对在役简支板桥的加固提升效果,以经BFRP布加固的在役简支板桥为研究对象进行静动载试验。通过静载试验测得控制截面的应力状态和挠度变形,通过环境激励试验、行车试验研究桥梁的自振特性以及在不同车速下结构的冲击系数。研究结果表明:静载试验证实BFRP布可以提高桥梁的承载能力与结构整体刚度,改善结构应力分布;环境激励试验表明,粘贴BFRP布能提高结构的竖向一阶自振频率;粘贴BFRP布能降低结构的动挠度、动应变及竖向振动速度,而结构的冲击系数与竖向振动加速度的变化趋势与行车速度有关。

嵌入式BFRP筋与外包BFRP布组合加固钢筋混凝土方柱性能研究

提出了嵌入式BFRP筋与外包BFRP布组合加固钢筋混凝土(RC)方柱的方法,为验证其有效性,完成了包括1根对比柱在内的4根RC柱的低周反复荷载试验,分析了各柱的破坏模式、承载力、延性和滞回特征。试验结果表明复合加固效果显著,相对于单独使用一种加固方法的试件,其承载力和延性显著提高,且存在明显的复合效应。在试验基础上,给出了复合加固时BFRP筋强度的取值及承载力计算方法和简化设计方法,可指导实际工程。