预应力碳纤维布加固钢梁抗弯性能的试验研究和有限元分析

为了研究预应力碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber-Reinforced Polymer,CFRP)布加固钢梁抗弯性能,首先对未加固钢梁、CFRP布加固钢梁和预应力CFRP布加固钢梁进行单调加载试验。紧接着建立预应力纤维布加固钢梁的数值仿真模型,并通过试验验证了该模型。然后研究碳纤维布的长度和厚度、碳纤维布的预应力以及粘结剂的断裂强度和弹性模量对钢梁极限抗弯荷载的影响。最后,提出了预应力碳纤维布加固钢梁极限抗弯荷载的计算公式。研究结果表明,碳纤维布加固钢梁的典型失效模式有两种:碳纤维布的受拉断裂和碳纤维布与钢梁下翼缘间界面的粘结破坏。不同参数(碳纤维布的长度和厚度、碳纤维布的预应力以及粘结剂的断裂强度和弹性模量)对加固钢梁的极限抗弯荷载变化规律的影响是不同的,其中以碳纤维布的厚度和预应力最为明显。随着碳纤维布的预应力逐渐增大,加固钢梁的破坏模式由受弯破坏逐渐转变为受剪破坏。文章提出的预应力碳纤维布加固钢梁的极限抗弯荷载的计算公式预测值和数值仿真结果吻合较好。

注浆微型钢管桩体抗弯力学性能

基于15根注浆微型钢管桩体的抗弯荷载试验,综合分析钢管直径d和壁厚t、浆体水灰比W、钢管表面布孔直径r和间距s等因素对注浆微型钢管桩体抗弯承载特性、变形和破坏特点的影响。结果表明:相同桩径时,钢管直径和壁厚对微型钢管桩体抗弯承载特性影响显著,桩体极限抗弯荷载值随钢管直径和壁厚的增加近似呈线性增加;当0.59≤d/D≤0.72(D为桩径),浆体水灰比在0.45~0.75之间时对桩体极限抗弯荷载的影响较小,钢管表面布孔形式对桩体极限抗弯荷载的影响较小;基于注浆微型钢管桩外包浆体和钢管的荷载-应变曲线分析可知,注浆微型钢管桩体抗弯破坏标准可以以外包浆体的破坏为准;当0.28≤d/D<0.59时,钢管屈服和受压区外包浆体开裂所对应的抗弯荷载与极限抗弯荷载基本相同,而当0.59≤d/D≤0.72时,荷载加至极限抗弯荷载80%时钢管屈服,注浆微型钢管桩体呈现出明显的延性特征,钢管及内核注浆体自身强度发挥充分且抗弯承载作用明显,建议实践中微型钢管桩体钢管设计时以0.59≤d/D≤0.72为宜。