碳纤维布对具有初应力的钢筋混凝土梁抗剪加固试验

以五片T梁模型破坏试验为基础,研究了碳纤维布粘贴层数、方式和二次受力对钢筋混凝土T梁抗剪极限承载力的影响。试验结果表明,粘贴碳纤维布显著减小了钢筋混凝土T梁的裂缝数量和宽度,抑制了裂缝的开展,对提高普通钢筋混凝土构件耐久性有重要作用;采用适当的锚固措施可以有效防止构件发生早期破坏,提高构件的极限抗剪能力;对于有锚固的粘贴方式,有预加载的T梁抗剪极限承载力明显高于无预加载的T梁;在无锚固的情况下,用碳纤维布作抗剪加固后的T梁破坏较突然,有可能使梁的加固效果出现负效应。

碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的抗弯承载力计算与分析

针对碳纤维布(CFRP)在加固领域内的广泛应用与目前国家规范中碳纤维加固T型梁理论空缺的矛盾,以梁的平截面假定为基础,研究了CFRP加固T型截面钢筋混凝土梁的弯曲破坏问题。对两种类型的CFRP加固T型截面梁,讨论了其不同的极限破坏形态,提出了相应的抗弯承载力的实用计算公式,弥补了规范中的不足。并研究了配筋特征值、加固特征值等影响CFRP加固承载力的主要因素,得出了在CFRP加固T型梁设计中的关键问题是正确界定梁的正截面极限承载力,确定梁的最后破坏形态,避免梁发生脆性破坏的结论。最后指出U形箍锚固是一种便捷有效的附加锚固方式,可以提高加固的承载力,并给出了具体的设计算例,该理论对工程的应用具有一定的参考价值。

碳纤维布加固具有初应力的钢筋混凝土梁抗剪极限承载力

以5片T梁模型破坏试验为基础,研究了碳纤维布粘贴层数、方式和不卸载加固对钢筋混凝土T梁抗剪极限承载力的影响。采用混凝土块单元、接触分析及单元"死活"等分析方法,应用非线性有限元对试验梁进行了全过程分析,给出了一种碳纤维布加固钢筋混凝土梁的数值研究方法。基于桁架理论,引用有效粘贴长度的概念,以粘贴层所能承受的极限抗力为计算控制参数,提出了粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土T梁的极限承载力计算方法。试验与数值对比分析表明该方法合理有效,可作为桥梁加固的设计计算依据。

粘贴加固材料厚度与钢筋混凝土T梁极限承载力分析

为研究粘贴法加固钢筋混凝土T梁的极限承载力,运用ANSYS有限元程序分别建立了粘贴钢板和粘贴碳纤维两种T梁常用加固方法的模型,分析了不同粘贴厚度下T梁的极限承载力,并对两种加固方法的效果进行了比较。结果表明:T梁的极限承载力不随加固材料粘贴厚度的增厚而线性增大,当加固材料厚度达到某值时,极限承载力便不再提高;当粘贴钢板厚度超过8 mm,碳纤维厚度超过0.334 mm时,梁的破坏形式由塑性破坏转变为脆性破坏;相对粘贴钢板而言,使用碳纤维加固T梁极限承载力提高较大。

钢筋混凝土T梁桥损伤检测、加固与承载力评定

对一座长期运营的3跨钢筋混凝土T梁桥实施了损伤检测、加固与承载力评定。首先通过常规检测评估旧桥的总体状况,并发现上下部结构的病害。然后根据新的设计荷载要求对旧桥进行加固,主要针对全部T梁的裂缝实现封闭处理后,再采用碳纤维复合材料进行加固。随后基于静载试验实测了加固后桥梁关键部位的挠度和应变,同时结合环境振动试验得到桥梁基频,以此评价整体刚度情况。最后基于静动载试验结果和相关规范,评定该桥的承载力。结果表明,采用封闭裂缝后碳纤维布加固,可以有效提高旧桥承载力,同时结合静动载试验结果可以判断该桥加固后符合新的设计荷载要求。

钢筋混凝土矩形梁的当量耐火时间

为了正确评估钢筋混凝土矩形梁在实际火灾条件下的承载力,以一般室内火灾轰燃后的房间平均温度-时间曲线为火作用,以热传导和建筑结构耐火理论为基础,以梁在实际和标准火灾下的承载力相等为等效准则,用数值计算方法研究梁的当量耐火时间,并用最小二乘法导出其计算公式。火灾房间火灾荷载越大,开口因子越小,梁的当量耐火时间越长;反之越短。所给梁的当量耐火时间可用于建筑结构性能化耐火设计与评估:当火灾荷载密度较大,开口因子较小时加大梁的截面参数以获得安全性,反之,减小截面参数以获得经济性。

碳纤维布加固混凝土T形梁试验及有限元分析

在碳纤维布加固桥梁用钢筋混凝土 T 形梁抗弯试验的基础上,应用有限元方法对其进行了力学性能分析,并与试验结果进行了对比,有限元计算结果与试验结果具有较好的一致性,能很好地预测并模拟碳纤维布加固混凝土梁的抗弯性能,为以后的数值研究工作奠定了基础。

FRP加固T形截面钢筋混凝土梁的延性系数计算方法

目的研究采用FRP(纤维增强复合材料)加固钢筋混凝土T形截面梁的延性,为T形截面梁曲率延性系数计算提出一种简化方法.方法从截面曲率延性系数的定义出发,根据底贴FRP片材抗弯加固钢筋混凝土梁的几种较为常见的极限破坏形态,基于平截面假定和界面无粘结滑移等基本假定,推导了T形截面梁在达到屈服阶段和极限阶段的截面曲率计算公式,并且给出了FRP加固T形截面的截面曲率延性系数的计算公式.结果利用笔者所给出的计算公式分析的结果与国内外已有的试验实测值进行对比分析,试验值与计算值的比值平均为0.972,可以验证所给出的公式较好地吻合了试验值.结论采用笔者所提出的方法计算T形截面曲率延性系数是可行的,其公式对于抗震加固设计具有一定的参考价值.

钢筋混凝土T型梁的预应力加固技术

采用腹板夹持锚固法,在不中断交通的状态下,完成对公路桥T型梁的加固作业。

各因素对简支T形截面钢筋混凝土梁抗爆性能的影响

利用LS-DYNA软件建立了简支T形截面混凝土梁有限元模型,分别对梁整体振动频率、梁钢筋应力、混凝土破坏程度进行了分析并研究了配筋率对爆炸荷载作用下梁抗爆性能的影响,以及截面高度与翼缘尺寸的改变对梁抗爆性能的影响。研究发现:爆炸荷载作用下梁的振动频率均小于固有频率;与增加纵筋配筋率相比,增加箍筋配筋率能更有效地提高梁抗爆性能,增加梁截面高度会使梁振动频率增大,提高梁抗爆性能;增加翼缘宽度不利于提高梁抗爆性能,但是增加翼缘厚度能减小梁跨中截面挠度、增大振动频率、增加梁整体刚度,从而有效地提高梁的抗爆性能;跨中截面梁底纵筋最大应力小于钢筋屈服强度(f_y=400 MPa),支座处箍筋应力超过钢筋屈服强度;"提高箍筋配筋率+增加梁截面高度+增加翼缘厚度"为提高T形截面梁抗爆性能的最优组合模式。

Strengthening an in-service reinforcement concrete bridge with prestressed CFRP bars

Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) bars were prestressed for the structural strengthening of 8 T-shaped rein-forced concrete (RC) beams of a 21-year-old bridge in China. The ultimate bearing capacity of the existing bridge after retrofit was discussed on the basis of concrete structures theory. The flexural strengths of RC beams strengthened with CFRP bars were controlled by the failure of concrete in compression and a prestressing method was applied in the retrofit. The field construction processes of strengthening with CFRP bars-including grouting cracks, cutting groove, grouting epoxy and embedding CFRP bars, surface treating, banding with the U-type CFRP sheets, releasing external prestressed steel tendons-were introduced in detail. In order to evaluate the effectiveness of this strengthening method, field tests using vehicles as live load were applied before and after the retrofit. The test results of deflection and concrete strain of the T-shaped beams with and without strengthening show that the capacity of the repaired bridge, including the bending strength and stiffness, is enhanced. The measurements of crack width also indicate that this strengthening method can enhance the durability of bridges. Therefore, the proposed strengthening technology is feasible and effective.

钢板加固受火后高强钢筋混凝土连续T形梁力学性能试验研究

对6个受火后高强钢筋混凝土连续T形梁试件分别采用粘贴钢板加固与螺栓锚接钢板加固,并研究其力学性能和破坏形态。结果表明：受火后高强钢筋混凝土连续T形梁粘贴钢板加固后,承载力提高39.1%-58.2%,破坏挠度降低17.8%-53.2%;采用螺栓锚接钢板加固后,承载力提高36.7%,破坏挠度仅下降4.4%。采用螺栓锚接钢板加固后,初始弯曲刚度与未受火对比试件相当;粘贴钢板加固后,初始弯曲刚度较未受火对比试件明显增大。距跨中越近,梁底钢板拉应变越大,应变变化梯度越大。受火后梁底粘贴一层钢板或螺栓锚接一层钢板加固后,位移延性系数提高53.4%-62.0%、能量延性系数提高62.6%-72.6%;受火后梁底和梁顶中支座附近各粘贴一层钢板加固后,其位移延性系数降低8.2%、能量延性系数降低7.2%。采用折算面积法计算钢板加固受火后高强钢筋混凝土连续T形梁的承载力误差为-0.2%-13.2%,符合工程精度要求。

钢筋混凝土T形截面连续梁耐火性能试验研究及有限元分析

通过4根钢筋混凝土T形截面连续梁在ISO 834标准升温曲线下耐火极限的试验研究,分析不同持荷水平下三面受火T形截面连续梁的耐火极限变化规律。结果表明:未受火对比试件和受火试件均发生弯曲破坏,但出铰次序不同;持荷比分别为0.3、0.5和0.7的T形截面连续梁的耐火极限分别为160、99、58 min,即随着持荷比的增大其耐火极限显著降低,且达到耐火极限时的跨中残余变形明显增大;T形截面梁翼缘内温度分布与单面受火板相似,腹板内温度分布与三面受火矩形梁相似;在受火过程中,梁截面刚度下降是引起内力重分布的主要原因;有限元模拟能准确预测钢筋混凝土T形截面连续梁在ISO 834标准升温曲线下的耐火极限、截面温度场分布和破坏过程。

高强钢筋混凝土连续T形梁受火后抗弯性能试验研究与数值分析

进行了高强钢筋混凝土连续T形梁常温下和受火后的抗弯性能对比试验研究。2根对比试件进行常温下静载试验,3试件分别按照ISO 834升温曲线受火30 min、60 min和90 min,并自然冷却至室温后再进行静载试验。研究了升降温过程中截面温度场变化规律和试验梁的破坏形态,得出了受火后高强钢筋混凝土连续梁的弯曲刚度、延性系数、屈服荷载和极限荷载的劣化规律,并与常温对比试件的试验结果进行了对比分析。研究表明:在升温段,连续梁截面温度场呈现外部温度高内部温度低的层状分布规律;在降温段,温度场呈现外部温度低内部温度高的圈状分布规律。随着受火时间增加,受火后连续梁的屈服荷载和极限荷载均呈抛物线型下降;火灾后连续梁弯曲刚度显著降低,其下降程度明显大于屈服荷载和极限荷载的下降程度;受火后连续梁的延性系数也明显降低。有限元模拟分析得到的升降温截面温度场和火灾后抗弯性能结果均与试验结果吻合较好,可用于火灾后高强钢筋混凝土连续梁的鉴定评估。

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。

考虑二次受力的内嵌BFRP筋加固混凝土T形梁受剪性能试验研究

为了研究二次受力对内嵌BFRP筋加固混凝土梁受剪性能的影响,对6根内嵌BFRP筋混凝土T形截面加固梁和2根对比梁进行了受剪性能试验。对试件梁的受力过程、破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、斜截面应力重分布现象以及初始荷载大小、卸载程度和BFRP筋端部锚固长度等因素对加固梁的影响进行研究。研究结果表明:虽然加固梁发生了剪切破坏,但是破坏特征复杂且伴随着次生破坏;试件梁的斜截面在斜裂缝出现时和箍筋屈服时出现了重分布,对于二次受力试件梁,BFRP筋应变滞后现象明显,且BFRP筋应变分布不均匀,在进行加固梁承载力计算时应考虑此因素带来的承载力降低的影响;初始荷载、卸载程度及BFRP筋端部锚固有利于加固梁极限荷载的提高和延缓斜裂缝的开展,应在加固梁受剪承载力计算公式中引入相关系数或满足构造要求来体现这些因素的影响。