基于ANSYS的碳纤维约束混凝土结构有限元分析

应用ANSYS软件对碳纤维约束混凝土结构进行了有限元分析,对其结构有限元模型、Solid65单元和Shell单元的输入数据、破坏准则William-Warnke五参数失效准则及收敛准则进行了论述,指出利用ANSYS可以对碳纤维约束混凝土结构进行有效模拟。

碳纤维加固对海工钢筋混凝土结构锈胀的约束作用研究

针对海工钢筋混凝土结构碳纤维加固,通过对不同粘贴方式加固构件的室内加速腐蚀对比试验,研究碳纤维复合材料加固海工钢筋混凝土结构的内在增强机理,结果表明碳纤维布加固对其锈胀裂缝具有显著的限制和约束作用:一方面,碳纤维布相对于混凝土具有很强的抗变形能力,加固后的复合受力体系能够平衡大部分锈胀力,从而抑制锈胀裂缝的进一步开展;另一方面,外贴碳纤维复合材料能有效阻止海水中氯离子的渗透。因此,碳纤维加固能有效地提高海工钢筋混凝土结构的耐久性能,这也是将碳纤维复合材料应用于海工钢筋混凝土结构加固的又一技术优势所在。

碳纤维对纳米偏高岭土再生混凝土抗折强度及微观结构影响试验研究

为了充分利用再生混凝土资源,采用碳纤维对纳米偏高岭土再生混凝土抗折强度进行改性,以不同碳纤维和纳米偏高岭土掺量作为变量制备再生混凝土,结合压汞法及扫描电镜研究再生混凝土孔隙结构及微观形貌特征,分析碳纤维对纳米偏高岭土再生混凝土的改性机理。结果表明:碳纤维对再生混凝土抗折强度增强效果显著,在不同纳米偏高岭土掺量下,碳纤维适配掺量有所不同,当纳米偏高岭土掺量为7%、10%、12%时,碳纤维最佳掺量分别为0.1%、0.15%、0.2%,当纳米偏高岭土掺量为10%,碳纤维掺量为0.15%时,抗折强度达到最大值,较普通再生混凝土强度增幅为59.1%;碳纤维的掺入细化了再生混凝土内部的孔隙结构,使有害孔和多害孔的比例降低,少害孔的比例增加;碳纤维在再生混凝土内部起到承载及阻裂作用,纳米偏高岭土的填充效应以及火山灰活性增强了界面过渡区的粘接强度,使碳纤维更能发挥其作用,进而促进再生混凝土强度的提高。

预应力碳纤维片材加固混凝土结构性能研究

碳纤维片材抗拉强度比钢材高8~18倍,弹性模量与钢材相似,因此直接粘贴碳纤维片材加固混凝土结构并不能充分发挥碳纤维材料的高强性能。为了充分发挥碳纤维的性能,诸多学者引入预应力概念,对碳纤维片材施加拉应力,然后将其用于加固混凝土结构。文章研究了直接粘贴碳纤维片材加固混凝土结构形式和预应力碳纤维片材加固混凝土结构形式的修复效果。

碳纤维混凝土结构加固补强用环氧胶粘剂改性测试研究

以环氧树脂为基础并在其中加入制备好的氧化石墨烯,实现环氧树脂胶粘剂改性。利用胶粘剂将碳纤维粘接到混凝土结构基体上,得到粘接性能测试用试件。将试件放入不同的测试环境中,进行粘接性能3个描述指标的测试,结果表明,随着测试时间的不断进行,3个粘接性能的测试指标均呈现下降的趋势。在平均剪切强度中,工况2环境下平均剪切强度下降的最快、最多,其次是工况4,然后是工况3,最后是工况1。剥离强度与粘接强度一样,其从低到高排序是工况3、工况2、工况4、工况1,说明高温环境会造成胶粘剂在一定程度上分解,最终导致粘接性下降。

碳纤维加固混凝土结构的性能及应用技术

随着城市基础设施逐渐老化,加固维修成为重要课题。碳纤维加固技术作为一种新兴的加固修复方法,具有增强结构承载能力、提高抗震性能、改善延性等优势,被广泛应用于混凝土结构加固。本文首先阐述碳纤维加固对混凝土结构性能的提升作用,着重分析碳纤维加固材料的特性、加固设计原理、施工工艺和质量控制措施等关键技术,并举例分析典型应用案例。最后对碳纤维加固技术的发展前景进行了展望,为进一步推广该技术在结构加固领域的应用提供理论支持。

钢筋混凝土结构加固施工中碳纤维布的应用

为了延长建筑的使用寿命,需对建筑钢筋混凝土结构进行加固处理。对混凝土表面进行彻底清洁、修复劣化部分、处理锈蚀钢筋、精细打磨并干燥处理后,精确配制胶料,将底胶均匀涂抹在处理后的结构表面上,待干燥固化后检查处理,确保加固层均匀完整。然后,裁剪碳纤维布,按照不同粘贴方式并紧密贴合碳纤维布于混凝土表面,通过自然养护、涂刷面胶、撒砂增加粗糙度及涂刷防火涂料等养护措施,保证加固效果。应用结果表明,经过加固后的结构承载力得到了有效提升。具有一定的实际应用价值。

公共建筑工程碳纤维布加固混凝土结构施工技术

公共建筑项目中的安全与持续性始终是人们关心的中心,为了增强建筑的抗震性能并延长其使用年限,采用碳纤维布加固的混凝土结构施工方法逐步得到了广大的关注。该项技术是在优良力学性能及较好耐久性的基础上,对混凝土结构受力部位进行加固处理,从而提高混凝土结构整体抗震性能及承载能力。文章将对碳纤维布加固混凝土结构的施工技术原理,方法进行详细阐述,目的是为公共建筑工程安全可靠性问题提供一种行之有效的解决措施。

碳纤维轻骨料混凝土高温后动态压缩性能研究

目前针对碳纤维轻骨料混凝土在高温作用后的力学性能研究匮乏,考虑到火灾伴随的冲击和爆炸荷载对结构的破坏,采用直径74 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对轻骨料混凝土(LWAC)进行了动态压缩试验,研究了温度和碳纤维含量对LWAC动态压缩性能的影响,并通过SEM扫描电镜揭示了高温对LWAC微观结构的影响。结果表明:碳纤维掺量的增加提高了LWAC的静态抗压强度,而高温对其静态抗压强度具有劣化作用,纤维的掺入能够在一定程度上阻止高温强度劣化。LWAC的应力-应变曲线随着温度的升高趋于扁平,动态抗压强度降低而峰值应变和极限应变增大,动态抗压强度、峰值应变和极限应变随着碳纤维掺量的增加均出现先增大后减小的趋势。不同温度作用和碳纤维掺量下LWAC试样的DIF随应变率的增加呈线性增加,普通LWAC试件比碳纤维LWAC试样的速率敏感性更高。高温最初改善了LWAC的内部微观结构,但随着温度持续升高,试样内部微观结构严重劣化。

碳纤维布约束混凝土应力-应变全曲线的试验研究

在合理评定碳纤维布有关力学指标的基础上 ,进行了碳纤维布约束混凝土的受压性能试验。根据试验研究了碳纤维布使用量对普通混凝土抗压强度和变形性能的影响。试验研究发现 :试件包裹碳纤维布后可以提高混凝土的抗压强度 ,并可有效地改善混凝土的变形性能 ,其效果随碳纤维布用量的增加而增大 ;在碳纤维布用量相同的情况下 ,分条包裹的效果要优于整条包裹的效果 ,即碳纤维布在实际工程应用中有个利用效率的问题。将碳纤维布用量折换成等效箍筋用量 ,同时根据理论分析和试验结果提出了碳纤维布约束混凝土的受压应力

碳纤维布约束混凝土矩形柱的抗压性能研究

对碳纤维布约束的混凝土柱(从方形截面逐步过渡至圆形截面)进行了轴压性能试验。试验研究了碳纤维布约束混凝土柱的破坏形态及轴压应力与轴向、横向应变之间的变化曲线,确定了碳纤维布的有效应变系数。探讨了FRP材料约束混凝土矩形柱的侧向约束机理;提出了新的有效约束面积模型及侧向约束压力计算公式。基于现有试验研究成果,建立了碳纤维布约束混凝土矩形柱的抗压强度与峰值应变计算模型。针对碳纤维布充足约束混凝土矩形柱的应力-应变反应,提出了双线性理论模型,理论计算曲线与试验曲线基本吻合。

碳纤维加固混凝土结构的性能及应用技术

对原有混凝土结构进行加固补强、翻新改造 ,最大程度利用现有建筑资源 ,保证其使用安全 ,延长使用寿命 ,是当今国际工程界关注的重大课题之一。也是建筑业可持续发展的必然趋势。通过与加大截面加固法 ,外包钢加固法 ,预应力加固法及改变结构传力途径加固法进行比较 ,提出碳纤维加固补强混凝土结构所用的碳纤维和粘结材料的性能、施工方法及保证质量的技术关键。

碳纤维增强混凝土结构的温度应力分析

利用有限元方法分析了碳纤维增强混凝土结构的温度应力 ,研究表明 ,当温度发生变化时 ,会在混凝土与碳纤维的界面上产生较大的剪应力 ,在碳纤维内部产生较大的正应力 ,有时温度应力可达到材料设计强度的 2 0 %以上。应力的大小主要与碳纤维弹性模量、热膨胀系数、碳纤维厚度和温差值等参数有关 ,因此 。

碳纤维约束高强混凝土圆柱压弯构件非线性全过程分析

为分析塑性铰区碳纤维约束高强混凝土圆柱的抗震性能,编制了可得到荷载-位移曲线软化段的非线性全过程分析程序,保护层和箍筋约束混凝土采用Mander本构模型,碳纤维约束混凝土采用ACI 440.2R-08给出的本构关系,将程序计算结果与试验结果进行比较,两者吻合较好;利用该程序分析了轴压比、混凝土强度、碳纤维包裹长度及层数、纵筋配筋率等参数对碳纤维约束混凝土圆柱荷载-位移关系的影响规律,结果表明:当轴压比超过0.55后,柱构件的水平承载力开始降低,柱的破坏形式由延性的受拉破坏向脆性的受压破坏转变;剪跨比大于3的圆柱,碳纤维在塑性铰区包裹长度大于1.2倍柱直径时,即可达到与全柱包裹基本一致的效果;对混凝土强度为50 MPa^80 MPa的高强混凝土圆柱,以包裹3~4层碳纤维为宜;随着纵筋配筋率的增加,柱的水平极限承载力及延性均有所提高。

废弃纤维再生混凝土孔结构及碳化性能分形特征研究

以水灰比、再生骨料取代率、废弃纤维长度和体积掺量为设计变量,利用压汞试验及快速碳化试验,探讨了废弃纤维再生混凝土的孔结构、碳化性能的分形特征以及两者之间的关系。结果表明:废弃纤维再生混凝土孔结构具有显著的分形特征,废弃纤维的加入可阻止结构中有害孔的形成,改善废弃纤维再生混凝土内部的孔结构;纤维的加入可以提高再生混凝土的碳化性能,最优体积掺量为0.12%,碳化边界轮廓线的分形维数越小,对应的碳化深度越大;废弃纤维再生混凝土的碳化深度与孔隙体积分形维数之间存在相关性,随着孔体积分形维数减小碳化深度增大,根据孔隙体积分形维数来评价不同设计变量的废弃纤维再生混凝土碳化深度是可行的。

碳纤维布加固完好混凝土框架结构抗震性能试验研究

以某二层钢筋混凝土工业厂房的一榀框架结构为原型,按1∶3的缩尺模型,设计了钢筋混凝土框架试件,并对该框架的梁端、柱端及节点进行碳纤维布加固,然后对该框架进行水平低周反复荷载的试验.基于试验结果,主要分析了碳纤维布加固完好钢筋混凝土框架试件的裂缝发展、抗震能力及破坏特点,绘出了试件的滞回曲线、骨架曲线和柱端钢筋及CFRP布的滞回曲线.研究了碳纤维布加固完好混凝土框架结构的抗震性能.试验结果表明,碳纤维布加固完好混凝土框架结构具有良好的抗震性能和滞回耗能能力.

碳纤维约束混凝土压弯构件承载力计算方法研究

通过 17个碳纤维布 (以下简称CFRP ,即CarbonFiberReinforcedPolymer)约束混凝土短试件在一次加载情况下的实验研究 ,考察含FRP率和荷载偏心率对FRP约束混凝土压弯构件强度承载力的影响规律。在以往对CFRP约束混凝土压弯构件力学性能理论分析结果的基础上 ,推导了CFRP约束混凝土压弯构件承载力相关方程 ,计算公式形式简单 ,概念明确 ,便于实际应用。简化公式计算结果与理论分析结果和实验结果均吻合较好。

预应力碳纤维筋混凝土结构锚固方法及试验技术

碳纤维片、板材在结构工程中应用技术研究正引起我国土木工程界的普遍关注,并开始在加固工程中应用。以CFRP筋替代钢筋作为混凝土结构加强材方面研究较少,国内尚无应用实例。结合近年来研究体会,以日本爱知县南设乐郡郊区俱乐部内飞翔桥为例,探讨预应力碳纤维筋混凝土结构锚固方法及试验技术。

碳纤维增强聚合物加固混凝土结构的发展综述

介绍了碳纤维增强聚合物 (CFRP)材料的性能、特点 ,在混凝土结构加固领域的应用及方法 ,综述了此种新型加固方法在国内外的研究及应用现状 ,并指出今后的发展趋势 .利用CFRP对混凝土结构加固是一种新型的加固技术 .CFRP材料以其轻质、高强、适用面广、耐久性好、抗腐蚀等优越的性能正在为人们广泛接受 .

碳纤维布约束混凝土单轴受压时的应力-应变关系

通过32个混凝土圆形试块的轴压试验,研究了碳纤维布约束混凝土的受压性能。分别讨论了混凝土强度等级、碳纤维布加固率、截面尺寸对碳纤维约束混凝土性能的影响。建立了力学意义明确且精度满足应用要求的碳纤维约束混凝土单轴受压时的应力-应变关系。