湿热环境下外贴CFRP加固RC梁抗弯性能有限元分析

本文研究了湿热环境下外贴CFRP加固RC梁抗弯性能。首先,基于已有的FRP-混凝土界面双参数黏结滑移模型,引入湿度和温度对断裂能G_(f)、界面刚度B的影响系数,建立了湿热环境下界面黏结滑移模型。然后,利用该界面模型对一组湿热条件作用下的试验梁进行有限元数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比分析,验证模型的正确性。最后,使用已验证的有限元模型深入分析不同湿热条件下CFRP与混凝土的宽度比和CFRP的加固量等因素对钢筋混凝土加固梁抗弯性能的影响。结果表明:本文建立的CFRP-混凝土黏结滑移模型,可以有效地模拟湿热环境下的界面性能;湿热条件下的加固梁主要发生剥离破坏,且随着湿热环境恶化,加固梁受弯承载力和对应的挠度明显下降;湿热环境下,可以通过适当增加CFRP与混凝土的宽度比和CFRP的加固量提高加固梁的受弯承载力。

外贴FRP加固RC短梁抗弯承载力公式

采用外贴FRP布加固钢筋混凝土短梁时,现有抗弯承载力计算公式大多基于无下降段的混凝土受压本构模型,导致公式计算结果存在误差。为此,提出将带下降段的Hognestad混凝土受压应力-应变曲线引入计算过程,以考虑受压区混凝土的实际受力状态。根据加固短梁的破坏模式推导了4种破坏形式的抗弯承载力计算公式,包含FRP布未被拉断的适筋破坏、FRP布被拉断的少筋破坏、超筋破坏和剥离破坏,最后通过一批试验短梁数据验证了公式的准确性。结果表明:采用完整混凝土受压本构模型能提供更准确的加固短梁承载力评估值,所推导公式的计算结果与试验结果的平均值为1.03,标准差为0.04,变异系数为4.22%,离散性较小,说明公式具有较好的可靠性。

基于准平面假定的外贴CFRP板加固宽缺口混凝土梁刚度研究

宽缺口混凝土梁是为研究CFRP板与混凝土界面特性而构造一种新型混凝土梁。为分析该新型梁的变形与刚度特性,对11根外贴CFRP板加固的各类混凝土梁进行静载试验,并对其变形刚度进行详细的测试和研究。基于FRP类材料加固混凝土梁应变协调的准平面假定并考量CFRP板的刚度贡献,对加固后宽缺口混凝土梁的刚度计算公式进行理论推导,并将理论公式计算结果与实测结果进行比对。研究结果表明:外贴CFRP混凝土梁的刚度有小幅度提高,CFRP板能延缓裂缝的发展,减小梁的变形。

外贴FRP加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能研究进展

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称“FRP”)因其轻质、高强、抗疲劳性能好等优点被广泛用于加固工程中。在疲劳荷载作用下,外贴FRP加固钢筋混凝土梁中的各材料性能以及FRP-混凝土界面粘结性能不断劣化,既有损伤不断累积,从而大大降低了加固梁的使用安全性。本文从试验研究、数值模拟以及理论分析三方面对外贴FRP加固钢筋混凝土梁的抗弯疲劳性能研究进行了详细总结,并对FRP-混凝土粘结界面和锈蚀钢筋混凝土加固梁的疲劳性能进行了介绍,分析了现有研究中存在的不足,并为今后的研究方向提出一些建议。

外贴FRP加固桥梁界面应力的计算模型研究

现有大部分外贴FRP加固梁界面应力的理论计算模型都因假设胶层应力沿厚度方向为常数而无法得到准确的界面应力分布规律。针对这一情况,提出了一种更为合理的外贴FRP加固梁界面应力计算模型。不同于一些已有模型假设被加固梁和FRP板曲率相同,该计算模型将被加固梁、胶层、FRP板当成三层独立的线弹性欧拉-伯努利梁,分别考虑了各层梁不同的转动。在建立胶层上下界面的位移协调方程中考虑了界面的柔度,通过求解由界面位移协调方程推导而来的耦合控制微分方程组,得到了FRP加固梁各层内力和界面应力的解析解。该文提出的新模型全面考虑了胶层所受的轴力、剪力和弯矩,可以得到梁-胶层界面和FRP板-胶层界面不同的应力分布规律。与有限元模型和已有方法的计算结果比较表明,该模型计算结果是合理的。

外贴钢板加固的钢筋混凝土梁的结构行为透视

对外部粘贴钢板加固的钢筋混凝土梁的结构行为进行了模型试验和理论分析 ,指出了低筋梁与高筋梁粘贴钢板的不同效果。并提出了改进的贴板剥离破坏的理论模型与计算公式 。

外贴式CFRP加固钢筋混凝土梁耐火性能研究综述

CFRP作为一种新型加固材料已有很长一段历史。外贴式CFRP加固技术(Externally Bonded Reinforced,简称"EBR-CFRP")是最常用的CFRP加固技术之一。但由于CFRP对温度较为敏感,基体在温度超过其玻璃化温度(Tg)后发生分解,导致CFRP各项力学性能急剧退化并丧失,这严重影响了该技术在建筑工程领域里的推广和发展。结合近十年关于EBRCFRP加固钢筋混凝土梁耐火性能的相关研究,就CFRP和CFRP-混凝土接触面的高温特性,EBR-CFRP加固梁耐火性能的试验研究、数值分析和预测方法等多个方面的研究成果进行了系统总结,并提出了进一步的研究方向。

基于MARC的外贴钢板加固砌体结构有限元分析

基于MARC建立了外贴钢板加固砌体结构有限元模型,选取了合理的材料本构关系,通过单调荷载下的数值模拟分析得到水平荷载-位移关系曲线,对比分析了抗剪承载力。基于该有限元模型,研究了相关参数(钢板厚度、钢材屈服强度)对外贴钢板加固砌体墙水平荷载-位移关系曲线的影响规律。

外贴碳纤维布加固桥梁结构失效原因与对策分析

外贴碳纤维布加固技术具有施工便捷、加固效果显著以及耐久性良好等特点,已广泛应用于国内外各类结构的加固与修复工程中。近年来,随着外贴碳纤维布加固技术的不断实践,发现少数加固年限较短的桥梁出现碳纤维布现场树脂浸渍并粘贴的碳纤维增强复合材料(CFRP)片材局部断裂或剥离等不正常的“短命”问题;同时随着加固结构服役时间的增长,CFRP加固桥梁结构呈现出不同程度的性能退化现象,影响加固结构安全,缩短使用寿命。基于国内外现有研究,对可能造成CFRP片材加固系统不正常“短命”与长期服役性能退化的因素进行分析,探讨避免“短命”问题的相关对策,提出减缓加固系统服役期性能退化的相关措施,给出进一步实现CFRP片材加固系统长寿命的方法,为相关工程结构高性能、长寿命实践提供参考。

部分黏结FRP加固混凝土梁抗弯性能研究

为研究部分黏结FRP加固方式对加固梁延性等抗弯性能的影响,建立部分黏结FRP加固梁的有限元模型,提出等效完全黏结FRP加固梁理论,即按照总变形相等的原则将部分黏结FRP加固梁转化为等效的完全黏结FRP加固梁。数值分析结果表明:部分黏结FRP加固方式对加固梁的承载力影响不大,但随着无黏结长度的增加,梁屈服后的刚度有所下降,FRP的利用率和加固梁的延性均明显提高;等效完全黏结FRP加固梁与相应的部分黏结FRP加固试验梁抗弯性能吻合较好,利用等效完全黏结FRP加固梁理论进行部分黏结FRP加固梁的承载力和变形分析是可行的。

基于CFRP加固的钢筋混凝土梁裂缝发展规律研究

文章设计了钢筋混凝土梁外贴碳纤维的加固方法,并根据碳纤维厚度、层数不同分析了外贴碳纤维对钢筋混凝土裂缝的抑制效果,将试验结果与仿真模型计算结果进行对比,验证了本文试验的可行性和有效性,研究结论如下:外贴碳纤维能有效地加固钢筋混凝土,当碳纤维的用量、与混凝土表面的粘结宽度和损伤情况不同时,对于混凝土裂缝开裂的抑制效果也存在差异。碳纤维用量和粘结宽度越大,混凝土相邻裂缝的间距和裂缝宽度越小,碳纤维损伤程度越大,混凝土裂缝间距则越大。混凝土表面出现裂缝后,其内部钢筋和外贴碳纤维的应变变化基本相同,即离裂缝越近,二者的应变越大,当远离裂缝时,钢筋和外贴碳纤维的应变量越小。仿真模型试验计算值与试验结果基本相同,说明提出的粘结滑移理论的混凝土裂缝变化特征符合实际情况。

混凝土桥梁混锚纤维带加固技术应用研究

由于环境的不利影响、结构的自然老化、车辆荷载的增加以及养护维修的欠缺,相当数量的桥梁结构急需改造维修和加固补强。通常采用条带状纤维布或纤维板粘贴在被加固构件表面,简称外贴FRP加固法,然而该方法的不足主要在于粘贴后纤维片材容易发生剥离问题,导致被加固结构可靠性存疑、高性能材料性能不能得到充分利用。为了解决剥离问题,本文提出了一种毫米级紧凑型自锁式锚具,简称为混锚FRP加固法,它不仅体量小,厚度薄,操作方便,而且可通过自锁使剥离破坏得到有效抑制,从而改善加固效果。本文从工程加固施工实际出发,结合混锚FRP抗弯加固工程实例,对混锚FRP抗弯加固混凝土梁的施工工艺、质量控制和检验方法进行了系统介绍,对其它类似工程的维修加固具有重要指导意义。

工程结构加固技术应用中需关注的问题

建设工程的加固是一个局部或全部的结构力学体系上的措施。通过工程加固技术来实现其使承载力、使用功能、抗疲劳性能、抗震性能得到恢复或改善的目的。作者以某实际工程为例,就加固市场上常见的结构加固技术在应用中需关注的问题进行讨论。

侧立面嵌贴碳纤维增强塑料板条加固混凝土梁受剪承载力研究

为研究加固钢筋混凝土梁的受剪承载力，按照沿梁轴向非对称布置箍筋的方式浇筑13根钢筋混凝土梁试件，在箍筋布置较少侧混凝土梁侧立面保护层上嵌入或外贴碳纤维增强塑料板条对混凝土梁进行受剪切补强。对其进行弯曲试验，研究内嵌碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁的破坏形态、承载力等情况，并与相应位置外贴等量碳纤维增强塑料板条的混凝土梁进行比较，分析内嵌或外贴在混凝土梁上的碳纤维增强塑料板条应变变化情况及补强混凝土梁受剪承载力影响因素和受剪承载力计算方法。研究表明，与对比梁相比，内嵌碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁受剪承载力提高18．8％-45．8％，外贴碳纤维增强塑料板条补强混凝土梁受剪承载力提高12．5％-13．3％，提出的承载力计算式计算结果与试验值吻合较好。

国资委建材服务中心南新楼增建六层的结构分析与设计

介绍了采用外包或外贴混凝土、增设现浇混凝土构件、植筋等常规方法完成的某7层结构加固加层成13层高层建筑的设计方案,论述了设计中若干问题的处理,给出了结构整体性能控制的计算结果。

基于开裂荷载为界点的混凝土应力-应变关系新表达

目前,混凝土常用的受压应力—应变关系大多采用以强度峰值为界的分段表达形式。这种以强度峰值为界的表达形式将会给CFRP加固混凝土梁正截面受弯承载力计算带来麻烦,尤其是在多种材料共同工作时,计算分析过于复杂,将加大研究及实际应用的工作量。为简化计算,根据混凝土受压应力-应变关系曲线的一般特征,以混凝土开裂为界,提出以混凝土开裂为界的应力-应变关系表达新方式,建议先直线后抛物线的组合方程式,混凝土出现裂缝前采用线弹性关系,开裂后采用二次函数曲线。将新方程用于CFRP外贴加固梁的不以混凝土压碎为破坏标志的弯曲破坏形态相应的承载力公式推导,给出相应的受弯承载力表达式。该计算式无需考虑混凝土的应变是否过了强度峰值,免去了以强度为界时的分段积分,因而可以采用统一的函数式进行计算,达到简化计算的目的,这样不仅考虑了混凝土的适应性,同时也可用作裂缝预判。此外还能减少受力全过程早期模拟的工作量。将采用新承载力公式计算的结果与实例中的试验结果对比分析,结果表明两者吻合较好,证明该曲线合理。