表面嵌入式(NSM)加固技术研究现状

表面嵌入式(NSM)加固技术属于在传统FRP加固技术基础之上开展的创新。该技术在实际施工和应用效果方面有着较为显著的优势特点。主要从表面嵌入式(NSM)加固技术在建筑梁体、柱体以及墙体加固技术应用方面的研究为出发点,通过查阅大量国内外研究文献资料,从中获取表面嵌入式(NSM)加固技术的研究发展历程,总结了表面嵌入式(NSM)加固技术诸多理论内容的分析与研究,以为表面嵌入式(NSM)加固技术在我国混凝土建筑结构加固或维修中的创新应用提供参考。

内嵌CFRP板条加固混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根足尺混凝土梁的抗弯加固试验,对内嵌CFRP板条加固梁的破坏过程、受力性能、截面应变分布和挠度变形规律进行了研究。试验结果表明,内嵌CFRP板条加固梁跨中截面应变分布和挠度变形规律与外贴CFRP加固梁相似,但内嵌加固能有效避免板条的剥离破坏,其抗弯加固性能优于相应的外贴加固梁;预载加固将会降低内嵌板条的加固效果。基于混凝土结构加固理论,并考虑预加荷载的影响,对内嵌CFRP板条加固梁3种弯曲破坏形态(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)下的抗弯承载力进行理论分析,并建立开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩的计算公式,其计算结果与作者及国内外已有的试验实测值吻合较好,可用于实际工程加固设计。

CFRP板条加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

通过13根碳纤维板条加固混凝土梁的受力性能试验对碳纤维加固梁的抗剪性能进行研究,比较分析了不同加固量、开槽尺寸、内嵌或外贴碳纤维板条等因素对试验梁受力性能的影响。试验梁为2.3 m跨度的混凝土梁和碳纤维板条加固混凝土梁。试验研究表明,采用内嵌碳纤维板条加固可以有效提高混凝土梁的承载力,减小梁的挠度和裂缝宽度,在试验研究的基础上进行了试验梁的全过程受力分析,与试验结果吻合较好。

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.

二次受力下FRP筋内嵌加固混凝土梁抗弯承载力分析

为研究二次受力对纤维增强塑料筋(FRP)内嵌加固(NSMR)混凝土梁抗弯极限承载力的影响,通过5根混凝土梁的静力加载试验,对在不同二次受力程度影响下的内嵌加固梁极限弯矩进行了研究.分析结果表明:随着初始弯矩的增大,对加固梁的极限承载力影响程度越大,由于不考虑二次受力影响所引起的计算误差就越大,所以当被加固梁的初始弯矩处于开裂弯矩区间时,可忽略二次受力带来的影响;当初始弯矩超过开裂弯矩时,则二次受力的影响不可忽略.

内嵌筋材加固混凝土梁抗弯性能研究

与外贴FRP加固相比,内嵌螺旋肋钢丝加固梁不易发生剥离破坏,梁的承载力和安全性能均能得到明显改善.为便于此加固方法在实际工程中的应用,基于混凝土结构的加固理论,对内嵌螺旋肋钢丝加固梁的抗弯性能进行了理论分析,推导出不同加固量时的抗弯承载力、极限承载力计算公式,以及梁的最小加固量和最大加固量计算公式.对9根内嵌螺旋肋钢丝加固梁进行静载试验研究,结果表明计算值与试验实测值吻合较好,证明计算公式可用于实际工程加固设计.

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.

CFRP板条嵌入式加固RC框架节点的抗震性能试验研究及有限元分析

为验证CFRP板条嵌入式加固方法对提升十字形RC框架节点抗震性能的有效性,开展了1个CFRP板条嵌入式加固节点和1个对比节点的拟静力试验研究。试验结果表明:在核心区及相邻梁端嵌入CFRP板条可起到类似箍筋的抗剪作用,使得节点由核心区剪切破坏转变为梁端受弯破坏,且梁铰得到转移;构件抗震性能明显提升,承载力和延性分别提高了16.3%和13.7%。同时,利用ABAQUS建立试验数据验证的有限元模型,并对节点主要加固设计参数进行影响分析。结果表明,节点承载力随着CFRP板条面积的增大、板条间距的减小和基体混凝土强度的提高而提高。所提节点加固方法体现出塑性铰转移的抗震设计理念,同时提高核心区抗剪强度和梁端的抗弯强度,可用于RC节点的抗震加固。

嵌贴CFRP板条加固混凝土梁抗剪性能试验研究

通过试验的方法,对表层嵌贴CFRP(碳纤维增强塑料)板条后钢筋混凝土梁的抗剪性能进行了研究,并与未加固的构件进行了对比,试验研究表明,采用表层嵌贴法加固可以有效提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力及刚度,抑制斜裂缝的产生和发展,减小裂缝宽度,提高混凝土梁的变形能力,改善其受力性能。

内嵌CFRP加固RC梁非线性有限元分析的问题

内嵌式(NSM)加固法快捷简单、不影响结构的正常使用,是一种值得推广的新技术,阐述了非线性有限元分析的优点及内嵌CFRP板条加固混凝土梁中应注意的一些问题,使分析结果与试验结果吻合更好。

采用TRC面层的预应力CFRP筋嵌入式增强RC受弯梁性能评价

为了给钢筋混凝土受弯梁(RC)的复合加固设计和施工提供参考,针对采用TRC面层的预应力CFRP筋嵌入式增强RC受弯梁,考虑TRC层数和开槽间距等因素的影响,对1根普通RC梁和5根复合加固梁进行了四点弯曲加载试验,并对TRC面层的预应力CFRP筋嵌入式增强RC受弯梁破坏形态、承载能力以及使用性能进行了分析。研究结果表明:采用TRC面层的预应力CFRP筋嵌入式复合加固方法可以有效提升梁的承载能力,改善梁在使用荷载下的跨中挠度和最大裂缝宽度;复合加固梁极限荷载随TRC层数的增加有所提升,但较厚的TRC加固层更易发生剥离而退出工作,承载力会因此减小;开槽间距对复合加固梁刚度和承载力无明显影响,但较窄的槽边距会导致复合加固梁发生端部混凝土拉裂破坏,该类破坏导致梁承载力较低,应采取措施避免此类破坏的发生;相比于未加固梁,复合加固梁中性轴高度明显增大,钢筋屈服后,中性轴高度逐渐稳定,曲率变化加快;复合加固梁正常使用极限荷载下的跨中挠度和最大裂缝宽度均在规范规定的限值内,并且远远低于该限值,表现出良好的使用性能;复合加固梁正常使用极限荷载下跨中挠度和最大裂缝宽度的理论值与试验值差距较小,误差总体处于15%~17%范围内,可见规范中计算模型的适用性良好。

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CFRP板条-混凝土界面粘结应力模型的试验与理论研究

基于表层嵌贴CFRP板条-混凝土粘结性能试验研究的结果,提出了考虑残余摩擦力的三线性粘结滑移本构模型,建立了嵌贴CFRP-混凝土界面粘结应力模型;通过求解微分方程得出了解析解的一般形式,进而推导出界面相对滑移、粘结应力和CFRP拉伸应力等随荷载的分布函数,并得到了粘结承载力的计算公式。在此基础上,通过试验数据对粘结应力模型进行了验证,理论计算值与试验值吻合较好。研究结果表明,本文提出的表层嵌贴CFRP板条-混凝土界面粘结应力模型能够很好地预测嵌贴FRP-混凝土的粘结承载力,并且能够准确描述界面粘结应力的分布。

表面内嵌玻璃纤维增强材料筋加固混凝土梁抗弯性能试验

为了探究表面内嵌玻璃纤维增强材料(GFRP)加固混凝土的抗弯性能,通过对表面内嵌GFRP筋加固混凝土梁试件的抗弯试验,探究了加固梁受力过程和破坏形式;通过对加固试件与未加固试件的荷载-位移关系曲线和荷载-应变关系曲线的对比分析;探讨典型试件裂缝的开展和分布规律,进一步研究原梁内纵向钢筋配筋率和GFRP筋加固量对梁抗弯性能的影响。试验研究结果表明,表面内嵌GFRP筋加固方法不仅不同程度地提高了试件的屈服荷载和极限荷载,而且也提高了梁屈服阶段和破坏阶段的截面刚度,并在限制裂缝开展方面起到了一定有利的作用。