冻融循环作用下表层嵌贴CFRP-混凝土界面黏结性能试验研究

以嵌贴CFRP-混凝土黏结的冻融耐久性为研究对象,通过拔出试验考察了冻融循环作用下嵌贴FRP与具有不同强度或抗冻性能混凝土的黏结性能,讨论了冻融循环下嵌贴FRP-混凝土界面黏结的退化机理;分析了冻融循环作用下混凝土槽至试件边缘距离、胶层厚度等因素对试件界面黏结性能的影响.试验结果表明:冻融循环作用下普通C30混凝土力学性能退化显著,添加引气防冻剂和减水剂的C30混凝土强度下降显著小于普通C30混凝土,C60混凝土强度反而有所提高;冻融循环导致了嵌贴CFRP-普通C30混凝土的黏结承载力下降和破坏模式转变,但嵌贴CFRP与抗冻混凝土间的黏结承载力没有显著降低,表明混凝土冻融损伤是冻融循环下嵌贴FRP-混凝土黏结退化的主要原因;槽壁厚度较小时,加载端槽壁混凝土出现锥形斜裂缝;胶层厚度较薄时,冻融循环作用下试件黏结承载力的降低较胶层较厚的试件更为显著.

表层嵌贴CFRP-混凝土界面粘结性能简化分析

为深入研究表层嵌贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固混凝土结构的界面粘结性能,采用试验与理论分析相结合的方法,分析了混凝土强度、粘结长度和槽边距等因素对界面粘结性能的影响,提出了考虑残余摩擦力的三折线粘结滑移本构模型,并将其简化为无上升段的双折线模型,建立了其界面粘结应力微分方程,通过求解方程得出了解析解的一般形式,推导出界面粘结应力、界面滑移量的分布函数,进而得到了界面粘结承载力的计算公式。最后通过试验对双折线粘结滑移模型进行了验证,并与三折线粘结滑移模型进行了对比分析。研究结果表明:由简化的双折线粘结滑移模型得到的界面粘结行为曲线和基于三折线模型的差异不大,并与试验结果吻合较好;提出的简化分析方法能够较好地描述表层嵌贴CFRP与混凝土的粘结行为。

表层嵌贴CFRP板条-混凝土界面黏结性能的试验研究

通过34个表层嵌贴CFRP板条的混凝土棱柱试件的单剪试验,考察了混凝土强度、黏结长度、开槽宽度、槽壁厚度等因素作用下表层嵌贴CFRP板条的混凝土试件的破坏形式、黏结承载力和CFRP应变分布等性能,分析了上述因素对CFRP板条-混凝土界面黏结性能的影响。试验结果表明:嵌贴CFRP板条-混凝土间的黏结承载力随混凝土强度增大而提高;在界面极限荷载随黏结长度增加而增大,破坏形式由界面黏结破坏转变为CFRP拉断,未观察到有效黏结长度存在;剥离后黏结界面存在残余摩擦力,并与黏结长度近似线性相关;开槽宽度增大时试件黏结承载力有所提高,但未观察其到对界面黏结行为产生显著影响;槽壁厚度过小时试件黏结承载力下降,并发生界面黏结破坏或槽壁混凝土破坏,槽壁厚度超过40 mm后CFRP-混凝土界面黏结性能趋于稳定。

建立表层嵌贴FRP板条-混凝土界面黏结-滑移模型的方法

提出一种建立表层嵌贴纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)板条-混凝土界面黏结-滑移模型的高精度数值分析方法.通过该方法,仅利用相关试验中施加的各级荷载值,及其对应的FRP板条加载端与自由端的滑移值,即可确定黏结-滑移模型中的各待定参数.通过MATLAB编程实现了该数值分析方法,并通过一系列拉拔弯曲黏结节点试验数据验证了该方法的可靠性,进而分析了混凝土强度、FRP板条黏结长度等因素对黏结-滑移模型的影响.最后利用得到的界面黏结-滑移模型,探讨了表层嵌贴FRP板条加固混凝土梁的裂缝计算问题.

混凝土表层嵌贴FRP粘结机理研究进展

简要论述表层嵌贴FRP加固混凝土结构这一新方法的研究进展,着重论述FRP筋、FRP板嵌贴在混凝土表层的粘结机理研究方面。内容包括:破坏形式;主要影响因素及影响规律;各种分析方法的比较;FRP-混凝土间的粘结应力-滑移本构关系。同时,对不同试验方法可能产生的影响作了探讨,以期为FRP表层嵌贴法的进一步研究提供参考。

表层嵌贴FRP-混凝土黏结加固研究进展

表层嵌贴FRP修复加固混凝土结构是一种富有前景的新型技术,目前该技术领域的研究主要集中在黏结机理和抗弯加固两方面。论述表层嵌贴FRP-混凝土的试验方法、主要控制参数、破坏模式、黏结机理、界面黏结滑移本构关系等。最后,对目前国内外表层嵌贴FRP-混凝土黏结性能的研究现状进行探讨,希望为表层嵌贴FRP加固技术的进一步研究发展提供方向。

表层嵌贴CFRP板条加固混凝土梁抗剪性能的研究

为研究采用表层嵌贴法加固后钢筋混凝土梁的抗剪性能,推导加固梁抗剪承载力设计公式。本文基于Abaqus软件,构建表层嵌贴CFRP板条的T型梁模型,研究混凝土强度、配箍率、剪跨比、嵌贴角度、嵌贴间距对加固梁抗剪性能的影响,通过回归得到相关影响因素下的CFRP板条的有效应力表达式,建立表层嵌贴法的加固梁抗剪承载力表达式。研究表明:混凝土强度、剪跨比、板条的嵌贴间距和嵌贴角度对加固梁抗剪性能影响较大,配箍率对加固效果有一定的影响。表层嵌贴法对加固梁的挠度和极限承载力均有提高。将采用本文抗剪承载力表达式计算的结果与相关试验值对比,吻合较好。

界面粘结特性对表层嵌贴FRP板条加固RC梁抗弯性能的影响分析

利用ABAQUS对表层嵌贴(NSM)FRP板条加固的钢筋混凝土梁进行有限元模拟,提出考虑FRP-混凝土界面破坏的加固梁的模拟方法,即在界面上运用弹簧单元模拟FRP-混凝土的粘结-滑移关系,研究界面粘结-滑移性能对表层嵌贴FRP加固混凝土梁抗弯性能的影响。结果表明:FRP-混凝土界面的粘结滑移对NSM FRP加固梁的抗弯性能有较大影响,必须加以考虑。模拟时,在FRP-混凝土界面间用非线性弹簧连接可以较好地模拟出界面破坏,在研究加固梁在正常使用极限状态下的各项性能时,使用线性弹簧连接进行表层嵌贴FRP加固梁的模拟更加便捷且不失精度。

混凝土梁表层嵌贴CFRP板条的抗剪加固性能试验研究

根据7个试件的加载试验,着重研究了表层嵌贴CFRP抗剪加固梁的破坏模式和极限承载力。结果表明,侧面嵌贴CFRP板条可大大提高未配箍筋混凝土梁的抗剪承载力,最大可提高86%;而且比目前工程应用最多的表面粘贴加固方法更有效。同时详细描述和分析了表层嵌贴CFRP抗剪加固混凝土梁的主要破坏模式,即梁侧面FRP-混凝土保护层剥离破坏。

表层嵌贴碳纤维板混凝土试件疲劳性能研究

为分析表层嵌贴碳纤维板加固钢筋混凝土结构的界面疲劳性能,设计制作了5个表层嵌贴碳纤维板−混凝土试件,采用单剪拔出的方法,研究不同荷载幅值和黏结长度参数对试件界面应变分布、界面滞回性能和界面疲劳耗散能的影响规律。研究结果表明:达到设计疲劳次数的试件,界面剥离过程仅有快速传力阶段和界面稳定传力阶段。而未达到设计疲劳次数的试件有完整的快速传力阶段、界面稳定传力阶段和失稳传力阶段。距加载端14 cm处的板条界面疲劳滞回性能呈现出与静力试验滑移−黏结应力曲线相似性质。同一测点相同疲劳加载次数时,试验荷载幅值由32%增加至40%的过程中,界面损伤程度增大,界面耗散能最大值增大;黏结长度由200 mm增加至280 mm的过程中,界面损伤程度越小,界面耗散能最大值越大。

表层嵌贴预应力FRP板条加固钢筋混凝土梁的受力性能试验及分析

根据FRP加固钢筋混凝土结构的研究现状和不足，对更为先进的表层嵌贴预应力加固技术进行了试验研究。通过3片钢筋混凝土试件静力试验，探索了非加固试件和表层嵌贴预应力FRP加固试件的受力性能、变形能力和破坏模式等；并针对不同大小预应力的试件表现的不同的性能进行了受力分析。研究出了表层嵌贴预应力FRP加固钢筋混凝土梁的受力性能和破坏模式的内在机理。

表层嵌贴预应力CFRP板条加固RC梁抗弯性能有限元分析

利用ABAQUS有限元软件对表层嵌贴预应力碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer/plastic,CFRP)板条加固钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁的抗弯性能进行非线性有限元分析.首先,通过模拟试验中的5根表层嵌贴预应力CFRP板条加固RC梁,将数值模拟结果与试验结果进行对比,以验证所建立模型的正确性;然后,利用验证后的有限元模型深入分析CFRP预应力水平、CFRP加固量、混凝土强度等级、纵向配筋率等因素对钢筋混凝土加固梁抗弯性能的影响.分析结果表明:CFRP预应力水平和CFRP加固量对RC梁的开裂荷载影响较大;纵向配筋率对RC梁的承载力影响较大;混凝土强度等级对RC梁的抗弯性能有一定的影响,但是不如其他影响因素明显.

表层嵌贴CFRP板加固RC梁的抗弯性能

利用ABAQUS有限元软件对表层嵌贴碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer/plastic,CFRP)板加固钢筋混凝土(reiforced concrete,RC)梁的抗弯性能进行非线性有限元分析.通过模拟5根表层嵌贴CFRP板加固RC梁,并将数值模拟结果与试验结果、理论计算结果进行对比,以此验证所建模型的正确性.利用验证后的有限元模型深入分析嵌贴长度、开槽数量、加固方式、纵向配筋率对RC梁抗弯性能的影响.模拟结果表明:嵌贴长度和纵向配筋率对RC梁的抗弯性能影响较大;开槽数量、加固方式对RC梁的抗弯性能影响较小.另外,提出了CFRP板的界限加固量公式.

表层嵌贴FRP加固RC梁新技术

最近几年来,国外对表层嵌贴FRP复合材料加固混凝土结构这一新技术进行了一系列的试验和理论研究。本文简要论述这一新技术的研究进展,着重论述钢筋混凝土梁加固后的破坏形式和承载力计算方法,供实际工程应用参考。

有腹筋RC梁表层嵌贴CFRP板的抗剪加固试验研究

混凝土结构表层嵌贴碳纤维(CFRP)板或筋,是一种新兴的结构加固方法。本文对2根对比梁和5根表层嵌贴CFRP板条的抗剪加固梁进行了试验研究,考虑了CFRP板间距、CFRP板加固量和箍筋配筋率三个参数对抗剪承载力的影响。研究表明,表层嵌贴CFRP板加固法能有效提高钢筋混凝土有腹筋梁的抗剪承载力。文中还对加固梁的破坏模式作了分析。

嵌入式CFRP加固预裂钢筋混凝土T形梁的试验研究

对于带裂缝工作的混凝土适筋梁进行嵌入式CFRP板抗弯、剪加固,研究不同预裂程度和抗剪加固参数对T形梁加固性能的影响.通过9根T形梁试验,研究了构件的破坏形态、内力和变形特征,讨论了不同预裂程度和抗剪加固参数对加固梁性能的影响.结果表明,采用CFRP板嵌入式加固可以显著地提高裂缝梁的极限承载力.在细微裂缝条件下,带裂缝工作的混凝土加固梁均发生沿CFRP板与胶层界面的剥离破坏.预裂程度对加固梁的极限承载力无明显影响,但对加固梁的变形有一定影响.预裂程度越大,加固梁跨中截面的挠度越大.试验结果还表明,可靠的抗剪加固可以提高加固梁的抗弯力学性能.

重复超载嵌入式FRP加固混凝土T形梁的研究

采用重复超载模拟桥梁的带缝工作状态,通过6根T形梁试验,研究了嵌入式FRP加固梁的破坏形态、内力和变形特征等力学性能,讨论了超载程度和加载次数对加固梁性能的影响.结果表明,在超载条件下,嵌入式CFRP板加固可以提高钢筋混凝土T形梁的抗弯极限承载力和刚度,增大了延性系数.不同超载程度和重复加载次数对加固梁极限承载力无明显影响,加固梁跨中截面挠度随超载次数的增加而减小.当超载程度在一定范围内时,不会引起加固梁跨中截面挠度的改变;当超载程度超过一定限度时,超载程度加大将导致加固梁的跨中截面挠度明显减小.对于重复超载作用下的带裂缝适筋梁,按照现有FRP加固理论进行设计是偏于不安全的,需要进行承载力修正.

表层嵌贴碳纤维筋加固钢筋混凝土梁受力性能试验研究

表层嵌贴碳纤维筋加固法(简称NSM法)是目前碳纤维加固的最新方法。该文首先完成了4组12个试件的碳纤维筋表层嵌贴加固的拉拔试验研究,对环氧树脂胶和环氧砂浆等4种不同类型粘结剂进行了对比研究。并进一步开展了11个钢筋混凝土悬臂梁试件的受弯性能试验研究,主要研究粘结剂类型、加载方式和碳纤维筋直径等因素对加固后钢筋混凝土悬臂梁受力性能的影响。在试验过程中,对加固试件裂缝开展、破坏形态和碳纤维筋应变发展情况均进行了详细观测,试验研究结果表明:表层嵌贴碳纤维筋加固钢筋混凝土悬臂梁具有良好的受力性能,具有良好性能优势和广泛应用前景。

表层嵌贴碳纤维筋加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

表层嵌贴碳纤维筋加固法(简称NSM法)是目前碳纤维加固的最新方法。为研究表层嵌贴螺纹碳纤维筋的粘结性能,首先完成了2组6个拉拔试件的粘结性能试验,对采用环氧树脂胶配置的环氧树脂砂浆的粘结性能进行对比研究。通过对3根钢筋混凝土简支梁受弯性能试验研究,分析了附加锚固件对加固后钢筋混凝土梁受力性能的影响。在试验过程中,对加固试件裂缝开展、破坏形态和碳纤维筋应变发展情况进行了详细观测。试验研究结果表明,表层嵌贴螺纹碳纤维筋受力较为复杂,应力传递不是连续均匀的;附加锚固件对加固后钢筋混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载无影响,但对极限荷载提高作用较明显。

表层嵌贴式预应力碳纤维复材筋加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究表层嵌贴式预应力碳纤维复材(CFRP)筋加固钢筋混凝土梁的受弯性能,考虑CFRP筋初始预应力水平和纵筋配筋率等变化参数,完成了5根表层嵌贴式预应力CFRP筋加固梁以及1根对比梁的受弯试验。详细分析各变化参数对加固试件的承载性能、延性性能以及耗能能力等重要指标的影响,探讨了加固试件的受弯承载力计算方法。研究表明:加固试件多数为延性破坏,个别加固试件为剪切破坏;加固试件的极限承载力随着CFRP筋初始预应力水平的提高有所提升,最大升幅为98%,而加固试件的延性性能却有所降低;混凝土截面应变基本符合平截面假定。纵筋配筋率相同时,试件的耗能能力随CFRP筋初始预应力水平的增大而有所降低;初始预应力水平相同时,提升纵筋配筋率可在一定程度上提高试件的耗能能力。