CFRP条带和混凝土帆布联合加固混凝土短柱声发射性能研究

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)条带与混凝土帆布联合加固混凝土短柱的力学性能及破坏机理,对联合加固试件进行单轴压缩-声发射试验;分析了CFRP条带宽度、CFRP层数、截面形式等因素对联合加固试件的加载损伤破坏声发射过程。结果表明:配置钢筋和混凝土强度等级对联合加固试件的承载力影响较小,增加CFRP条带的宽度和CFRP条带层数可以提高联合加固试件的强度和变形能力,试件在加载过程中释放的声发射(AE)信号强度就会越大;根据声发射特征参数与时间应力曲线的相关性,将联合加固试件内部的破坏分为三个阶段:混凝土内部微裂纹的萌生阶段、内部裂纹稳定发展阶段和内部宏观裂纹形成破坏阶段;通过b值分析法可以有效地反映联合加固试件内部损伤的衍化,随着荷载的增加b值总体上减小,表明试件内部的开裂程度不断增加。

CFRP布对不同截面混凝土柱加固性能分析

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)布对不同截面混凝土柱的加固性能,以条带用量、条带净间距、条带净宽等参数为控制变量,设计并制作了3组钢筋混凝土柱,第1组试件为方形截面柱,第2组试件为T形截面柱,第3组试件是在第2组试件的基础上,在翼缘与腹板转角处利用角钢对CFRP布进行锚固。通过对3组钢筋混凝土试件进行轴心受压试验,得到了试件极限荷载、轴向变形以及破坏形态等试验数据。采用有限元软件ABAQUS建立了一批CFRP布约束状态下的混凝土短柱,并对其力学性能进行了分析。根据试验数据及有限元分析结果,提出了CFRP条带约束状态下方形截面钢筋混凝土柱和角钢锚固CFRP条带约束状态下T形截面钢筋混凝土柱极限承载力的计算公式。结果表明:随着CFRP条带用量的增加,加固混凝土柱的承载力增大;当CFRP条带的用量相同时,极限承载力随条带净间距的减小而增大;使用角钢在T形截面柱的翼缘与腹板转角位置对CFRP条带锚固,可以更好地发挥出CFRP条带的抗拉强度,使混凝土柱的极限承载力有所提升。

偏心距对CFRP条带约束混凝土柱力学性能影响分析

为探究加载点偏心距对CFRP条带约束钢筋混凝土柱受压性能的影响,利用仿真模拟软件建立偏心距分别为0、25、50、75 mm的构件,进行有限元分析.在验证有限元模型合理性的基础上,考虑CFRP条带层数、宽度、间距等因素,进行CFRP条带约束钢筋混凝土柱受压性能模拟分析.研究结果表明:随着偏心距的增大,组合柱截面受拉区高度逐渐增加,构件的荷载-位移曲线变化趋势呈负相关趋势;不同约束程度的构件受偏心距的影响程度不同,当CFRP条带约束程度较强时,偏心受压状态下其极限承载力相较于约束程度较低时有下降趋势.

混锚CFRP加固混凝土板试验研究

为使用碳纤维增强复合材料(CFRP)对钢筋混凝土构件进行抗弯加固,文中提出混锚法,即将CFRP端部绕结自锁式开缝板,通过锚具固定于板底部实现端锚。并通过对比实验,验证混锚法对抗弯加固的有效性。试验结果表明,混锚CFRP加固试件较纯粘加固试件,极限承载力有较大提升,并且能有效解决CFRP与混凝土板底面黏贴时因受界面应力作用,跨中发生剥离破坏的难题。另外1800 mm长CFRP加固长度与2600 mm长CFRP加固长度相比,较短的CFRP加固长度提升效果更为明显。

混凝土表层嵌贴CFRP板条的黏结承载力

采用表层开槽、嵌贴纤维增强复合材料这一结构加固新技术,对11个跨度为2.6m的T形截面加固梁进行了梁式拉拔黏结试验,研究了混凝土表层嵌贴碳纤维增强复合材料(CFRP)板条的黏结承载力,试验中考察了碳纤维增强复合材料板条的嵌贴长度和黏结剂厚度2个重要参数。基于试验所得的黏结剪应力-滑移曲线和假定的破坏准则,导出了混凝土表层嵌贴碳纤维增强复合材料板条的黏结承载力计算公式.比较研究表明,提出的黏结承载力理论公式,计算简便,结果安全,可供实际工程加固设计参考采用.

CFRP筋带方向及端部锚固对加筋土抗剪强度的影响

采用CFRP筋带作为加筋材料进行直剪试验 ,通过改变CFRP筋带的方向以及CFRP筋带端部的锚固 ,研究这种加筋材料对加筋土抗剪强度和剪切变形的影响。试验表明 ,筋带方向及筋带端部的锚固 ,不但可以提高加筋土的抗剪强度 。

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.

CFRP嵌入式加固砌体结构抗弯性能试验研究

采用环氧树脂胶和碳纤维布制成CFRP条状试样,黏结环氧树脂胶嵌入到预先在砌体结构表面设置的槽中,研究了嵌入式CFRP与砌体凹槽粘结强度的影响因素,及嵌入CFRP对砌体结构平面外抗弯性能的影响。研究结果表明,增加CFRP层数及宽度均可提高CFRP与砌体粘结强度,然而却降低了CFRP效率发挥系数,CFRP效率发挥系数与CFRP横截面周长与横截面面积之比正相关,且短切碳纤维增强环氧树脂胶可提高CFRP与砌体粘结性能,另外,嵌入式CFRP加固砌体结构大大提高了砌体结构的极限承载力及延性。

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.

CFRP布和钢条带混合法加固某住宅楼楼板

某小区砖混住宅在建设过程中发现部分楼板的混凝土强度不足,决定采用在楼板板底粘贴CFRP布条带和在板顶粘贴钢条带的混合法加固,以充分发挥钢材和CFRP布材料的潜力,提高结构承载力。粘钢条带采用一般钢筋混凝土构件的计算方法,粘CFRP布条带的计算根据基本假定及相关公式进行。施工中由于对各施工要点严格控制,收到了很好的加固效果。

考虑粘结滑移性能的表面内嵌CFRP板混凝土梁受力性能影响因素分析

目的为深入了解表面内嵌CFRP板混凝土梁的受力性能,对表面内嵌CFRP板混凝土梁进行有限元模拟.方法运用ABAQUS有限元分析软件对混凝土、钢筋和CFRP板进行建模,引入Spring2非线性弹簧单元来模拟CFRP板与混凝土之间的粘结-滑移关系,考虑各材料及Spring2弹簧单元的本构关系,进行计算分析,并同试验结果进行对比.在验证模拟结果正确的基础上,考虑不同粘结长度和不同CFRP板数量两个影响因素,进行考虑粘结滑移性能的加固梁有限元分析.结果将模拟结果与试验对比表明,试件的荷载-挠度曲线吻合较好.CFRP板的应变分布曲线自跨中至自由端呈现下降趋势,粘结应力的分布呈现先增大后减小的趋势,且在中间较长的粘结区域均匀分布.粘结应力峰值点从自由端逐步向跨中靠近,且整个粘结区域的粘结应力分布逐渐趋于均匀;加固梁的极限荷载值的提升与粘结长度和CFRP板数量有较大关系.结论运用ABAQUS有限元软件中所提供的Spring2非线性弹簧单元能够较好地模拟CFRP板与混凝土之间的粘结滑移作用,粘结应力分布及影响因素的分析可以为表面内嵌CFRP板粘结-滑移本构关系提供理论依据.

CFRP条带约束混凝土轴压力学试验研究

通过对粘贴CFRP条带布约束混凝土圆柱(150 mm×300 mm)进行轴心抗压试验研究,研究了3种条带宽度分别为25、30、35 mm约束混凝土、全包裹约束混凝土和未约束混凝土共15个试件。得到约束混凝土强度、极限应变和破坏模态及应力-应变曲线。试验结果表明:与未约束混凝土相比,条带宽度25、30、35 mm和全包裹的约束混凝土抗压强度分别提高了29%、55%、63%、153%,其对应的环向极限应变值分别提高了为195%、334%、351%、415%,轴向极限应变值分别提高了388%、405%、531%、652%,CFRP条带约束混凝土强度和变形性能得到较大程度的提高。

内嵌CFRP板条加固超载损伤钢筋混凝土梁试验研究

为研究超载情况下内嵌CFRP板条加固损伤混凝土梁的抗弯性能,进行了5根钢筋混凝土梁的抗弯试验,模拟了超载损伤状态,研究了加固梁的破坏形态、承载能力和刚度,分析了超载重复次数和超载幅值对加固梁抗弯性能的影响.试验结果表明:内嵌CFRP板条加固损伤混凝土梁可以提高梁的承载能力,提高幅度在16%~27%.超载重复次数和超载幅值影响加固梁的屈服荷载、极限荷载和刚度,屈服荷载和极限荷载随着超载重复次数和超载幅值增加而降低,刚度随超载重复次数的增加而减小.建立了承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.

超高性能混凝土板加固足尺钢筋混凝土梁抗剪性能

为进一步研究超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete,UHPC)预制板加固钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁的抗剪性能,开展了3根足尺RC梁的试验研究,包含1根对比梁和2根UHPC预制板加固梁,关注UHPC板及其内嵌CFRP板条对RC梁抗剪性能的影响。试验结果表明:试验梁均发生受剪破坏,但加固梁的承载力、刚度和延性均明显提高,其中,因内嵌CFRP板条提高了UHPC板的抗裂性能,极限荷载及对应位移分别提高了30.8%和28.5%;螺杆力学锚固发挥了侧向约束作用和销栓作用,在一定程度上提高了UHPC板的贡献。同时,通过建立非线性有限元模型对试验梁进行了数值分析,模拟结果与试验结果吻合度高,表明模型所选的本构关系及相关参数合理,可用于预测UHPC板加固RC梁的全过程受力行为。

数值模拟预应力CFRP布加固混凝土梁不卸载时的抗弯承载力

采用条带划分法,运用Matlab语言编程,对不卸载时采用预应力CFRP布加固的混凝土梁的抗弯承载力进行了数值模拟计算。并通过改变参数,对影响承载力的其它因素进行了分析。计算结果和试验、理论分析结果基本一致,满足工程计算的精度要求。

预应力CFRP布加固RC梁抗弯承载力影响参数分析

采用灰色系统理论的关联分析方法,对已有17组预应力CFRP布加固RC梁的实验数据进行关联度计算,分析碳纤维布配布量、梁截面高度、钢筋配筋率、预应力度、混凝土强度和碳纤维布抗拉强度等参数对加固梁抗弯承载力的影响。结果表明,上述影响参数对加固梁的抗弯承载力影响程度依次递减。本文构建了一个考虑影响参数组合权系数的预应力CFRP布加固RC梁抗弯承载力计算模型,并回归出系数向量,公式计算值与试验值吻合良好。

CFRP嵌入式加固混凝土梁受扭性能研究

采用CFRP嵌入式加固法对钢筋混凝土梁受扭加固进行有限元分析,控制梁开裂扭矩和极限扭矩的计算值与试验值吻合较好,验证了有限元模型的准确性和可靠性。嵌入式CFRP板条与梁纵轴成30°、45°和53°等三种角度,加固梁比控制梁的极限扭矩分别提高34.9%、50.0%和24.9%。

CFRP板加固PPC梁抗剪性能试验研究

通过4片部分预应力混凝土(PPC)梁试件采用CFRP板抗剪加固的试验,研究不同预应力水平对CFRP板加固PPC梁抗剪性能的影响。结果表明:采用CFRP板对PPC梁进行抗剪加固,能有效抑制斜裂缝的发展,提高加固梁的斜截面抗剪承载力,并在试验研究的基础上进行了非线性有限元分析,与试验结果吻合良好。

表层嵌贴预应力CFRP板条加固钢筋混凝土梁的应力传递行为

表层嵌贴预应力FRP板条加固钢筋混凝土结构技术可充分发挥FRP材料强度,且不需设置永久锚具,具有较大的潜力。以试验得到的嵌贴FRP混凝土粘结滑移关系为基础,建立了嵌贴预应力CFRP板条与混凝土的粘结应力微分方程,并根据边界条件推导了方程的解析解,得到了嵌贴预应力CFRP板条放张后界面粘结应力、CFRP拉伸应力的分析模型。与试验结果的比较表明,该模型得出的界面粘结应力及CFRP拉伸应力与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑放张后CFRP混凝土界面不出现剥离的条件,分析了粘结界面能抵抗的最大容许预应力。

有弱界面的CFRP抗弯加固中U型箍防剥离研究

锈蚀钢筋混凝土梁置换保护层或直接粘贴CFRP加固时,可能因新老混凝土结合面或锈胀裂缝产生水平削弱面。设计了9根加固梁,研究弱界面对CFRP剥离的影响及传统U型箍约束的有效性。结果发现,2种弱界面均使加固梁的整体受力性能受到削弱,局部剥离破坏更易发生,且界面越弱,剪切传递能力越差。U型箍约束能够防止纵向CFRP发生脆性剥离破坏,保证其有效参与受力。然而弱界面仍有可能导致局部保护层剥离,纵向CFRP易过早拉断。实际应用中,宜适度降低纵向CFRP的容许拉应变,并采取更为严格的约束和锚固措施。