CFRP布加固RC柱细观力学分析模型及抗扭分析

为了探究配纤率、截面形状、截面尺寸、轴压比对碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)加固钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)柱抗扭性能的影响,采用了可以同时考虑混凝土材料非均质性、钢筋与混凝土间黏结-滑移关系、CFRP布与混凝土间界面关系的细观力学分析方法。首先,建立了用于CFRP布加固RC柱抗扭性能分析的三维数值模型;进而,将基于该模型的数值模拟结果与试验结果对比,验证了模型中加载方式、外贴CFRP布方法的合理性及材料参数的准确性;最后,基于建立的细观力学分析模型,探讨了配纤率、截面形状、截面尺寸、轴压比对扭转作用下CFRP布加固RC柱破坏模式和力学性能的影响机制。分析结果表明:CFRP布加固RC柱抗扭承载力随配纤率增大而提高,但提高幅度随配纤率增大而降低;受到围压分布的影响,圆形截面的有效约束面积大于方形截面,使得CFRP布对圆柱的约束效果好于方柱;CFRP布加固RC柱的名义扭转强度存在尺寸效应;轴压比的增大使其抗扭承载力先增大后减小,在轴压比为0.4时达到最大值。进一步,采用叠加规范公式方法提出了FRP布加固RC构件抗扭承载力计算公式,与数值模拟结果对比发现,该公式可给出安全储备冗余度30.2%的设计值,可初步用于CFRP布加固RC柱抗扭承载力的安全设计。

CFRP纤维布加固RC柱的有限元分析模型

为了建立统一的碳纤维(CFRP)布加固钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能的评价手段,基于二维有限元分析研究探讨分析模型;对3个CFRP布加固RC柱进行了2D-FEA参数模拟分析,考察了现存的裂缝模型、材料本构关系、混凝土的压缩模型对分析结果的影响。通过分析比较得出,混凝土使用Darwin-Pecknold的等价一轴应变模型能很好地模拟CFRP布加固的RC柱的非线性特性及其强度;而且修正Kent-Park模型能够较好地模拟箍筋、CFRP布对混凝土的横向约束作用,同时Darwin的破坏准则可以较好地评价二轴应力下混凝土的破坏过程。通过考察CFRP布加固的RC柱的荷载-变形关系、柱子反弯点和柱脚处混凝土、钢筋和CFRP的应力-应变的发展,进一步证实了CFRP布对RC柱的抗震加固十分有效。

CFRP加固RC矩形柱考虑二次载荷作用的轴心受压承载力研究

本文对一组CFRP加固RC矩形柱试件,在一次荷载大,混凝土强度低条件下进行了试验,并对试验结果作了分析研究,由此提出一次荷载对加固提高柱轴心受压承载力影响的计算方法,可供工程实践中参考。

CFRP和角钢复合加固损伤混凝土柱的承载力计算

基于试验结果和相应的规程,对CFRP和角钢复合加固混凝土柱的承载力计算方法进行了研究,提出了相应的计算公式,为实际工程设计提供了依据.

碳纤维布对混凝土柱抗震加固的试验分析

根据 6个碳纤维布加固混凝土柱和 2个破坏后加固混凝土柱在反复荷载作用下抗震性能的试验结果 ,分析了碳纤维布对混凝土的约束和增加延性的作用 ,提出了碳纤维布有效约束系数的概念 。

CFRP环包加固RC梁柱边节点抗震性能试验研究

传统CFRP加固钢筋混凝土梁柱节点技术无法克服正交梁空间障碍,难以对节点核心区形成有效横向约束,且易出现CFRP端部锚固失效,影响加固效果。引入金刚石绳锯切割技术,实现对节点核心区CFRP布的环包黏贴加固。为验证该加固方法的可行性和有效性,进行5个RC梁柱边节点试件在水平低周往复加载下的抗震性能试验,对试件的破坏特征、滞回性能和耗能能力等抗震性能指标进行分析,并将加固试件与未加固试件和“强节点”试件进行对比分析。试验结果表明:该加固方法显著提高了节点核心区受剪承载力,抑制节点核心区斜裂缝发展,实现破坏位置转移和破坏形态改变,加固后试件的破坏形态由节点核心区的脆性剪切破坏转变为梁端延性弯曲破坏,试件的承载能力、延性和耗能等抗震性能指标均得到明显提高,且加载过程中加固试件CFRP布未出现搭接锚固失效或界面剥离,加固效果显著,验证了CFRP环包加固技术的可行性和有效性。在试验和理论分析的基础上,提出了CFRP环包加固RC梁柱节点核心区斜截面承载力计算式,能较好地预测加固RC框架节点斜截面承载力。

北京规划展览馆加固改造技术

结合北京规划展览馆加固改造工程,介绍了从结构抗震鉴定及整体分析、加固方案设计到加固施工的全过程。同时就该工程特点,介绍了混凝土柱环裹碳纤维加固法、钢柱外包钢筋混凝土形成劲性混凝土柱加固法、混凝土梁粘钢加固法及钢梁加腋加固法等多种加固方法的综合运用。

CFRP和角钢共同加固损伤钢筋混凝土柱的抗震试验分析

针对柱身已开裂、柱底固定端已形成塑性铰的严重损伤的4个钢筋混凝土柱,提出采用沿柱高粘贴CFRP布箍和底部固定端反贴角钢的共同加固新方法,可以达到既加固钢筋混凝土柱身,又使柱底重新成为固定端的目的。然后,对已进行加固的4根柱进行模拟地震作用的水平低周反复荷载试验,研究不同肢长和肢厚的角钢对加固试件抗震性能的影响。基于试验结果,分析了各试件的裂缝发展和抗震能力;绘出了试件的滞回曲线和骨架曲线。结果表明,CFRP布和角钢共同加固的损伤钢筋混凝土柱,其抗震能力随着角钢肢长的增加而增大;角钢厚度的变化对其承载力提高无影响;共同加固后的柱具有良好的抗震性能。

碳纤维增强材料加固锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

钢筋锈蚀以致局部箍筋锈断将会降低混凝土柱的抗震性能,采取碳纤维增强材料(CFRP)加固方法可对此类锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能进行修补。基于28根T形柱的试验研究,初步揭示了钢筋锈蚀率、轴压比、CFRP加固方式和加固层数对混凝土柱抗震性能影响规律。钢筋锈蚀会导致混凝土柱的耗能能力、刚度、承载力和延性不同程度的降低。当钢筋锈蚀率达到15%时,混凝土柱的延性系数下降约40%。经过CFRP加固后,锈蚀柱的滞回环变得较为饱满,耗能能力大大增强,其延性系数可提高约40%,耗能能力可提高约80%。

碳纤维布和角钢复合加固损伤混凝土柱抗震性能理论研究

基于已有的碳纤维布和角钢复合加固损伤混凝土柱水平低周反复荷载试验结果,推导了碳纤维布和角钢复合加固损伤钢筋混凝土柱的正截面承载力计算公式。经试算,与试验结果符合良好。进行了计算公式的可靠度分析,表明本文推导的计算公式满足可靠度要求,并建议了经济的角钢加固肢长,可供加固设计参考。

混凝土帆布和碳纤维布联合约束圆形截面混凝土短柱轴压性能研究

为研究混凝土帆布(CC)与碳纤维(CFRP)布联合约束工作机理,以CC、CFRP布层数、混凝土强度等级及试件尺寸为变量,设计了7个圆形截面素混凝土短柱,对其施加单调轴压荷载。由试验现象及荷载-位移曲线可知,CC与CFRP布可协同工作;相较于未约束或CFRP布与单独约束短柱,CC与CFRP布联合约束短柱承载力及延性提高幅度较大。通过对核心区混凝土、CC层及CFRP布层受力分析,计算得到其弹性理论围压,结合未约束构件混凝土强度,建立联合约束约束混凝土强度与围压函数关系。引入CC与CFRP布约束特征值λ以表征联合约束对核心区混凝土约束程度,建立基于单因素约束特征值λ的联合约束约束混凝土强度函数关系f(λ)。与已有试验数据进行对比表明,函数关系f(λ)具备一定的可靠性。