界面缺陷对CFRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响研究

为研究界面缺陷对CFRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响,制作了3根钢筋混凝土梁对比试件,并进行了四点弯曲试验。同时,采用ABAQUS分析软件建立了非线性有限元模型,并进行了数值模拟分析。结果表明:当存在多个不连续缺陷时,试件上的CFRP提前发生剥离,剥离荷载下降了20.77%,导致试件的破坏模式发生改变,虽然极限荷载仅降低2.46%,但挠度降幅高达15.37%,延性下降显著;界面缺陷附近易产生应力集中,促使多裂缝均衡发展,导致裂缝间距减小;界面缺陷影响CFRP剥离起始发生位置,更易引起CFRP沿试件宽度方向贯穿剥离。

销钉固定FRP加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

文章基于ABAQUS软件建立了FRP加固钢筋混凝土梁的精细化有限元模型,首先对比了栓钉固定FRP与外部粘结两种加固方式下梁的承载能力与破坏模式,发现FRP布与加固区表面的粘结性能是影响承载能力的关键,栓钉固定FRP加固方式下梁体破坏时钢筋完全屈服、FRP布全界面拉断,材料强度得到了充分利用。对试件进行参数化分析后发现,钢筋配筋率与混凝土强度等级对试件极限承载能力的影响较小;销钉固定FRP比增加FRP布层数对试件承载能力的提升更大,销钉固定FRP加固模式的本质是加强FRP布与加固区的粘结强度,延缓界面剥离出现的时间,提升粘结强度是提高梁承载能力的关键所在。因此为提升FRP加固钢筋混凝土梁的承载能力,应通过销钉加固等方式提升连接部位的粘结强度。

U型FRP加固钢筋混凝土梁受剪剥离性能的有限元分析

采用FRP布对梁进行抗剪加固,可以有效的解决梁因配箍率不足而导致的受剪承载力偏低的问题。根据文献[1]中7根试验梁的参数,针对工程中常用的U型FRP受剪加固形式,建立三维有限元分析模型,采用商业有限元计算软件ANSYS,数值模拟了加载全过程和受剪剥离受力性能,根据试验结果确定了FRP-混凝土界面粘结剥离强度,并建议了合适的裂面剪力传递系数。根据有限元分析结果,作者又进一步研究了U型FRP布的应变分布、分担剪力的贡献、剥离破坏的过程,以及加固量、FRP类型和粘贴面积率对加固梁受剪承载力的影响。在有限元分析的基础上结合试验结果,建议了U型粘贴加固的受剪剥离承载力计算方法。

FRP加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法研究

在FRP加固钢筋混凝土梁抗剪试验的基础上,系统地总结了已有的FRP加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法。通过与大量试验数据的比较,指出了已有计算方法的不足之处。在统计试验梁试验结果的基础上,综合考虑开裂角度、配箍率、剪跨比的影响,对Ahmed的有效应变计算模式进行了修正,提出了修正的FRP加固钢筋混凝土梁抗剪计算模式。经过与试验值的对比,证明本文提出的修正计算模式与试验值吻合良好。

FRP加固钢筋混凝土梁非线性有限元分析

在GFRP布加固钢筋混凝土梁受弯试验的基础上,考虑钢筋、混凝土的材料非线性行为,采用有限元法对FRP加固钢筋混凝土梁的受弯力学性能进行了数值模拟和分析,并与试验结果进行了比较.根据计算结果,分析了FRP加固钢筋混凝土梁的极限荷载、剥离荷载、FRP的应变分布、FRP端部区应力分布情况及受力机理.分析结果表明,非线性有限元法可以很好地模拟FRP加固钢筋混凝土梁的受力性能,并能预测FRP加固钢筋混凝土梁发生剥离破坏的荷载.

内嵌FRP加固钢筋混凝土梁的受弯承载力分析

对内嵌FRP加固矩形截面梁的三种弯曲破坏形式(钢筋屈服前混凝土压碎、钢筋屈服后混凝土压碎和钢筋屈服后FRP拉断)和两种界限破坏情形(钢筋屈服时混凝土压碎和FRP拉断时混凝土压碎)进行了极限状态分析,提出了各种弯曲破坏极限状态相应的承载力计算公式和界限条件,其计算结果与作者及国外已有试验实测值吻合较好。

CFRP加固钢筋混凝土梁抗爆性能试验研究

通过对三组15根CFRP加固钢筋混凝土梁进行抗爆性能试验,研究了CFRP粘贴层数、配筋率、爆炸荷载大小等因素对裂缝开展、破坏形式、应变和挠度的影响。试验结果表明,加固梁的裂缝数量明显增多,但裂缝宽度减小了43%～71%,裂缝间距减小了79%～89%,U形锚固有效阻止了CFRP剥离,使加固梁呈CFRP拉断破坏。随着CFRP粘贴层数的增加,梁的抗爆能力平均提高量为13%～42%。对应于配筋率为0.84%、1.30%、1.88%的加固梁在第1、2、3次爆炸加载时的抗爆能力平均提高量分别为14%、16%和29%,但随着配筋率增加,加固梁的抗爆能力提高幅度有所减小。当爆炸荷载较大时,CFRP与受拉纵筋之间开始出现应变差,CFRP的存在使得钢筋的应变发展滞后于未加固梁中钢筋的应变发展,这种现象随爆炸荷载增大而趋于明显。CFRP可以有效提高钢筋混凝土梁的刚度,但加固梁的变形能力减小。

CFRP加固钢筋混凝土梁抗裂性的理论及实验研究

采用试验研究与理论分析相结合的方法对CFRP布加固预裂钢筋混凝土梁的抗裂性能进行了相关研究。探讨了CFRP布加固钢筋混凝土梁在短期荷载作用下裂缝的发展规律以及裂缝发展的影响因素;得到了CFRP布加固钢筋混凝土梁在短期荷载作用下的平均裂缝宽度与最大裂缝宽度之间的近似关系式。可为修订CFRP加固技术规程,完善加固设计方法,拓展加固技术提供参考。

CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝研究

为了对CFRP抗弯加固钢筋混凝土梁裂缝问题进行系统的试验研究及理论分析,采用批量相同截面尺寸试验梁,包括CFRP粘贴加固梁及未经过加固的对比梁进行抗弯承载力测试,试验过程以配筋率、加固量以及加固前有无预裂3种影响因素为控制参量。结果表明,CFRP粘贴加固可以有效地减小裂缝宽度。在对普通钢筋混凝土梁裂缝宽度计算模式分析研究基础上得到了CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝宽度的计算模式和计算公式,理论值与实测值吻合较好,能够作为经验公式在实际工程中进行更为经济合理的CFRP材料加固。

HFRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究(英文)

在碳纤维和玻璃纤维混杂纤维布和预应力碳纤维加固混凝土梁试验研究成果的基础上,提出了用预应力混杂纤维加固混凝土结构的方法,并对预应力碳/芳纶纤维布加固梁的抗弯性能进行分析.利用预应力混杂纤维可以进一步提高纤维布的使用性能,减少变形并有效的抑制了裂缝的扩展,降低早期破坏的风险.混杂纤维的抗弯性能、延伸性能以及经济性均优于单一纤维.

FRP加固钢筋混凝土梁的抗剪计算方法

随着利用FRP加固混凝土结构研究的深入和应用的拓展,FRP加固钢筋混凝土梁抗剪性能的研究已取得了丰硕的成果。以往对抗剪承载力的分析大多是基于有效应变即对极限应变进行有效折减的方法,而最近的研究则引入了裂缝处FRP应变分布不均匀系数。在此基础上,本文综合考虑了FRP发挥的最大应变、沿裂缝应变分布的不均性以及斜裂缝倾角对有效应变的影响,提出了等效有效应变的概念,使计算趋于简单和清晰。本文收集了128根FRP全包裹的、以FRP断裂破坏为主的钢筋混凝土梁的抗剪实验数据,通过对主要影响因素的统计分析,建立了等效有效应变简单可靠的计算公式和基于FRP断裂的抗剪承载力设计方法。128根实验梁的抗剪计算结果表明,本文提出的方法简单可行,意义明确,且精度要比已有的建议公式稍高。

AFRP加固钢筋混凝土梁的界面粘结剪应力

分析了粘贴芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁纤维与混凝土间剥离破坏的机理和导致这种破坏的主要原因,并且通过芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的静载试验结果,拟合出了纤维应变的分布曲线,找出了芳纶纤维布与钢筋混凝土梁之间的界面粘结剪应力的分布规律及影响界面粘结剪应力大小的因素,提出了避免剥离破坏的有效措施,可供实际工程参考.

CFRP加固钢筋混凝土梁受剪承载能力实用计算方法

在综合国内外粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁受剪承载能力计算理论的基础上,重点分析了基于Khalifa(2000)有效应变修正模型及Schnerch(2001)有效应变模型的抗剪加固计算理论,通过比较粘贴碳纤维布抗剪加固梁试验值与理论值的吻合程度,指出了Khalifa(2000)有效应变修正模型的不足。最后,根据我国《混凝土结构设计规范》(GBJ50010-2002)和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)及(JJGD62-2004),建立了基于Schnerch有效应变模型的抗剪加固梁受剪承载力计算方法,通过与试验值对比,所提抗剪加固公式的计算结果是安全可靠的,可用于实际结构的抗剪加固设计。

FRP加固钢筋混凝土梁实用刚度模型

为了解决正常使用荷载下FRP加固钢筋混凝土梁的变形预测问题,本文基于刚度解析法建立了该类构件的实用刚度解析模型,模型中引入了β和λ两个参数分别用以考虑FRP使受拉钢筋和受压混凝土变形减小从而对构件刚度的影响。然后利用该模型预测了加固构件的跨中挠度,并与实测结果进行了比较,两者之间吻合很好。研究表明,加固梁的刚度随FRP用量的增加而提高;所提出的刚度模型简单实用并具有较高的预测精度,可以作为工程设计的参考。

CFRP加固钢筋混凝土梁滞后应变计算方法

为了系统研究从零负载状态到满负载状态各个阶段CFRP片材加固梁滞后应变的计算方法,在充分考虑加固梁不同负载状态及受压区混凝土非线性本构关系的基础上,分别建立了不同负载贴片加固梁考虑混凝土抗拉作用时的滞后应变计算公式及不考虑混凝土抗拉作用时的简化计算公式.试验数据和对比分析结果表明:"考虑混凝土抗拉作用"公式的计算结果与试验数据吻合良好,计算误差<8%,明显优于现有文献的计算方法;"不考虑受拉区混凝土抗拉作用"公式的计算结果在混凝土开裂前和试验值相差较大,但对已裂加固梁的计算误差与"考虑混凝土抗拉作用"公式的计算误差接近.为简化计算,对未裂和已裂混凝土梁贴片加固时的滞后应变可分别采用"换算截面"公式和"不考虑混凝土抗拉作用"公式进行计算,两种简化方法的误差均不会超过10%.

FRP加固钢筋混凝土梁界面开裂分析

应用理论分析及有限元模拟和模型试验相结合的方法分析了FRP加固钢筋混凝土(RC)梁界面的开裂破坏规律。研究结果表明:FRP加固RC梁界面开裂可以应用断裂力学的方法解析,理论分析结论与有限元模拟结果一致。在FRP的剥离角度较大时界面是Ⅰ型和Ⅱ型混合开裂;同时考虑到混凝土剪切裂缝上下错动的尺寸与构件的尺寸相比很小,FRP-RC梁界面主要表现为Ⅱ型断裂。界面的应力强度因子随着加载的增加分为三个发展阶段,分别以混凝土开裂和钢筋屈服为分界点,界面的临界应力强度因子约为5.91MPa·m0.5。并结合试验给出了FRP的极限剥离应变,在工程应用中控制FRP应变在剥离应变以内可以有效地避免界面开裂破坏的发生。

火灾作用后CFRP加固钢筋混凝土梁的试验研究及数值分析

结合对结构火灾损伤的分析 ,采用有限元方法对火灾后CFRP(CarbonFiberReinforcedPlastics)加固钢筋混凝土梁荷载与应变、挠度的关系进行了数值分析 ,并与试验结果进行了比较 ,吻合良好。加固后的混凝土梁在钢筋屈服后 ,仍然有一定的荷载容量。这种荷载承受能力可一直持续到结构破坏 ,这主要是碳纤维布在后期发挥的作用 ,用碳纤维布加固受火后的混凝土梁 ,能明显提高极限承载力 ,在钢筋屈服后对梁的刚度有较大幅度的提高。CFRP加固梁在加载过程中裂缝发展较为缓慢 ,裂缝数量多且密集 ,裂缝宽度明显小于未加固梁 ,这是由于CFRP的约束作用限制了梁底及梁侧裂缝的进一步发展 ,有利于增强梁的刚度。用有限元方法对CFRP加固梁进行分析能够达到比较精确的理论分析结果。

CFRP加固钢筋混凝土梁的抗剪疲劳试验研究

通过对一组粘贴U型碳纤维布加固钢筋混凝土粱的抗剪疲劳试验，研究了完好加固梁与损伤加固梁的箍筋和碳纤维布应变随疲劳次数增加的变化情况，不同碳纤维布用量对抗剪加固效果的影响以及斜裂缝的扩展变化状况等。试验表明，钢筋混凝土梁粘贴U型碳纤维布后箍筋应变减小20％-50％，斜裂缝宽度减小35％-45％，且碳纤维布用量越大效果越明显，完好粱加固效果优于损伤梁。粘贴碳纤维布可以明显提高钢筋混凝土梁的抗剪疲劳性能，延长钢筋混凝土结构的使用寿命。

外贴FRP加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能研究进展

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称“FRP”)因其轻质、高强、抗疲劳性能好等优点被广泛用于加固工程中。在疲劳荷载作用下,外贴FRP加固钢筋混凝土梁中的各材料性能以及FRP-混凝土界面粘结性能不断劣化,既有损伤不断累积,从而大大降低了加固梁的使用安全性。本文从试验研究、数值模拟以及理论分析三方面对外贴FRP加固钢筋混凝土梁的抗弯疲劳性能研究进行了详细总结,并对FRP-混凝土粘结界面和锈蚀钢筋混凝土加固梁的疲劳性能进行了介绍,分析了现有研究中存在的不足,并为今后的研究方向提出一些建议。

基于ABAQUS的外贴FRP加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能研究

为有效模拟外贴纤维增强塑料(Fiber reinforced polymer,FRP)加固钢筋混凝土梁的抗弯疲劳性能,研究不同影响因素下加固梁的剩余承载力和材料应变随疲劳加载过程的变化情况。根据混凝土、钢筋和FRP材料在疲劳加载过程中疲劳刚度退化、疲劳强度退化以及疲劳残余变形的发展规律,分别建立各材料的疲劳本构模型;利用有限元软件ABAQUS建立FRP外贴加固钢筋混凝土梁模型,并结合加固梁疲劳变形三阶段规律对加固梁的疲劳过程进行分析;通过加固梁剩余承载力和材料应变随疲劳加载次数的变化情况,研究荷载幅、混凝土强度以及FRP加固量对梁疲劳性能的影响。研究结果表明:有限元模拟结果与试验结果发展规律一致,吻合程度较好,验证了该模型的正确性;影响因素分析结果表明:加固梁的抗弯疲劳性能随着荷载幅的减小、混凝土强度的提高、FRP加固量的增加而提高;其中荷载幅的影响最为显著。