CFRP布条带约束混凝土圆柱承载力计算方法研究

通过6根CFRP布条带约束混凝土圆柱静载试验,研究CFRP布条带约束对混凝土柱承载力和变形的影响规律。试验结果表明:随着条带包裹层数的增加,CFRP布条带约束混凝土柱承载力和变形均有一定幅度的提高。依据试验及理论分析,提出适用于CFRP布条带约束混凝土柱的承载力计算方法,可为工程设计人员提供一定的参考。

基于SWT模型和威布尔分布的CFRP环带微动疲劳寿命预测

以铰销式碳纤维增强基复合材料(CFRP)环带为研究对象,基于SWT疲劳寿命预测模型,推导了服从威布尔分布的概率疲劳寿命预测方法。在给定的荷载条件下,建立ANSYS有限元模型,获得最不利破坏点处的应力、应变数值,并将其代入SWT模型计算微动疲劳损伤参量。根据微动疲劳寿命实验结果,采用最大似然估计法,建立在双参数威布尔分布下微动疲劳寿命与损伤参量的函数关系,得出在一定可靠度下的微动疲劳寿命预测值。结果表明:有限元的数值模拟结果与实验结果具有一致性,在四个荷载工况下,SWT模型损伤参量和威布尔分布参数值的三次项插值函数均方误差最小,得出95%可靠度下的疲劳寿命循环次数预测值均小于疲劳实验最小测量值,可作为工程设计值使用,同时说明了此疲劳寿命预测模型的正确性。

无粘结预应力U形CFRP加固混凝土梁抗剪试验

针对外贴纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁极易发生纤维剥离破坏、纤维利用率低且被动受力等问题,开发了一套U形纤维带预应力系统,包括侧面端部自锁锚固装置、角钢和底部连接及张拉装置.为验证该系统的可行性及探讨碳纤维带预应力大小对抗剪加固效果的影响,完成了5个较大截面矩形梁段试件的单点加载抗剪试验,其中1个未加固,4个采用无粘结预应力U形碳纤维带进行抗剪加固.试验结果表明:该系统能给U形纤维带提供可靠预应力,并把常见的纤维剥离破坏转变为拉断破坏,大大提高纤维利用率;施加预应力的纤维带对梁裂缝的产生与发展及开裂后梁刚度的退化均有明显的抑制作用;预应力大小对主斜裂缝倾角及直接参与抗剪的纤维带数量影响较大,但对这些纤维带的有效应变影响不大;并非预应力越大,抗剪加固效果越好,本试验中,仅将纤维带预应变张拉至0.001就能最大幅度提高梁的抗剪承载力.基于试验结果分析,从考虑竖向平均预应力对主斜裂缝倾角的影响入手,提出了无粘结预应力U形碳纤维带加固混凝土梁抗剪承载力公式,其计算值与试验值符合良好.

CFRP环带拉索静力拉伸试验及数值模拟

铰销式CFRP环带是一条具有单向纤维的CFRP连续层带,以类似于赛道的方式分层缠绕在2个分离的销钉上,荷载通过销钉进行传递。进行了层压型CFRP环带静力拉伸试验,分析了试验过程中的荷载与应力关系、试件裂纹发展过程以及破坏模式,同时建立了有限元模型与试验结果进行了对比验证。在此基础上,通过对构造参数进行分析,研究了关键参数对CFRP环带的受力特点、应力分布、破坏模式及承载力的影响。研究结果表明:环带的荷载传递效率较直线条带下降了近20%;环带承载过程中,伴随着分层现象的出现和纵向裂纹的发展,最后在直曲相交段发生脆性破坏;随着曲线段曲率、环带厚度、摩擦系数的改变,环带各层和各部分的应力最大值均有不同程度的变化,但应力最大值出现的位置总是发生在直曲相交段或直线接头外侧;曲线段的应力分布受构造参数影响更大,虽然应力水平不高,但对环带整体的承载情况和破坏模式有较大影响。

碳纤维布条带宽度和间距对混凝土柱体约束效果的试验研究

通过8组混凝土试件的轴心受压试验,研究分析碳纤维布条带宽度和间距等不同试验参数对约束效果的影响。试验结果表明,各种形式碳纤维包裹的混凝土棱柱体的承载力都有一定程度的提高,延性增大,破坏过程与没包裹碳纤维布的试件相比缓慢。