预加载RC梁在升降温全过程中承载性能的试验研究

为了研究钢筋混凝土梁在服役状态下遭受火灾后承载性能的变化,对7根钢筋混凝土梁进行了高温和加载试验,测试了在250℃、450℃和650℃加热过程和降温过程中梁的温度、极限弯矩和极限挠度等参数;分析了温度及冷却方式对预加载梁承载性能的影响。结果表明:在预加极限弯矩的39%荷载状态下,随着温度的升高,自然冷却梁的极限弯矩逐渐降低为未受高温时梁的96.45%.93.41%和91.38%。喷水冷却梁的极限弯矩逐渐降低为未受高温时梁的96.45%、95.69%和94.68%。达到极限荷载时,自然冷却和喷水冷却梁的跨中挠度均随着所受温度的升高而逐渐增大,受250℃、450℃和650℃后自然冷却梁的挠度分别为10.03mm、16.11mm和22.32mm;而喷水冷却梁的挠度分别为15.89mm、16.63mm和17.43mm。预加载梁所经受的温度越高,则其承载性能降低的越多。

碳纤维加固预应力空心板抗弯承载力试验研究

碳纤维布加固预应力空心板是一种新型加固方法.为研究不同碳纤维黏贴量与黏贴方式对加固效果的影响,按工程实际尺寸设计制作了7块预应力混凝土空心板试件,进行了黏贴碳纤维布加固后,在近似均布荷载作用下抗弯承载力试验研究.结合现行碳纤维片材加固设计规程的不足,提出便于应用的抗弯承载力加固设计计算公式.结果表明:用碳纤维布加固预应力混凝土空心板,可以有效提高试件抗弯承载力;提出的计算公式计算值偏于安全,便于黏贴碳纤维布加固设计应用.

EB-FRP及HB-FRP加固预裂RC梁对比试验研究

为验证FRP螺栓加固新技术的合理性,结合现役钢筋混凝土桥梁带裂缝工作的特点,采用表面粘贴FRP(EB-FRP)加固技术和FRP螺栓混合加固技术(HB-FRP),分别对不同预裂度的钢筋混凝土简支梁进行抗弯加固,通过两点对称加载抗弯试验研究加固预裂梁的受力特性和破坏模式,分析裂缝分布对加固预裂梁的剥离荷载及FRP材料利用率的影响。试验结果表明,与表面粘贴FRP加固技术相比较,采用FRP螺栓混合加固的预裂梁,抗弯极限承载能力提高30%～44%,加固后结构的破坏表现为明显的延性,改善了FRP脆性剥离破坏模式;另外,钢筋混凝土梁裂缝对FRP的剥离荷载、FRP材料的利用率及梁的破坏模式影响显著。

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁的性能试验

为研究碳维纤复合材料(CFRP)加固初始损伤钢筋混凝土梁的性能,进行了17片试验梁的加载试验。结果表明:腐蚀损伤、预加载损伤对CFRP加固试验梁的性能影响不大;同时黏贴纵、横向CFRP加固对试验梁的极限承载力提高效果显著;CFRP的加固作用主要体现在梁开裂以后的工作阶段;有腐蚀和预加载损伤的CFRP加固试验梁的荷载-挠度曲线接近双直线的折线形状;梁的承载试验结果略高于按照中国《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》(CECS 146:2003)中抗剪承载力公式计算的结果;出于安全考虑,CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗剪承载力公式可参照该规程,并引入合适的折减系数。

不同种类FRP加固混凝土梁加固效果试验研究

选取6根不同种类的纤维布(FRP)加固的钢筋混凝土试验梁进行研究,分析对比了用玄武岩纤维布(BFRP)、碳纤维布(CFRP)和玻璃纤维布(GFRP)加固的钢筋混凝土梁的不同加固效果,讨论了初始预损伤及不同U形箍筋的布置方式对纤维布加固效果的影响;通过试验梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度及纤维布应变等参数,对粘贴纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能及破坏特征进行了分析.对比研究结果表明碳纤维布加固梁的承载力和延性提高最大,玄武岩纤维布用于加固的性价比最优,初始预损伤对加固效果影响不大,而沿全梁横向布置U形锚固形式并不能有效发挥纤维布的抗拉性能.

碳纤维布加固预应力空心板刚度试验与计算

对7块实际尺寸的预应力混凝土空心板粘贴碳纤维布加固后,在近似均布荷载作用下进行刚度试验研究,分析了加固后试件截面刚度的变化规律,以及碳纤维布不同粘贴方式、不同粘贴数量对刚度变化的影响。并在试验基础上,应用刚度解析方法,得出刚度简化计算公式,进行了刚度计算值与试验值的对比分析。结果表明,碳纤维布加固后,试件刚度提高程度不显著,刚度计算公式计算值与试验值吻合较好,可为工程应用提供参考。

预应力碳纤维布加固RC梁抗弯性能研究

在目前碳纤维布和预应力碳纤维布加固混凝土梁试验研究成果的基础上,对预应力碳纤维布加固梁的抗弯性能进行分析。提出了开裂荷载和屈服荷载的计算公式。计算公式中充分考虑了混凝土的非线性关系,利用等效转化原则提出将混凝土的非线性应力图形转化为等效矩形应力图形计算。提出的公式计算值与试验值比较吻合。

碳纤维布加固预应力混凝土空心板试验研究

为研究碳纤维布加固预应力混凝土空心板在近似均布载荷作用下的受力性能和加固效果,通过8块按工程实际尺寸设计制作的预应力混凝土空心板试件,在近似均布载荷作用下的试验,研究不同的碳纤维布粘贴方式及粘贴数量,对碳纤维布加固预应力混凝土空心板受力性能和加固效果的影响;阐述了加固后试件承载力提高程度、裂缝开展情况,及载荷～应变、载荷～挠度的变化。试验结果表明:在近似均布载荷作用下,采用碳纤维布加固预应力混凝土空心板,可以有效提高承载力:40%～120%左右,加固效果明显。

CFRP加固预应力空心板受弯性能非线性有限元分析

为了有效补充有限的试验研究和进一步深入探讨,采用有限元方法对碳纤维布加固预应力空心板进行了非线性有限元分析。根据4块碳纤维布加固预应力空心板的实验研究结果,建立了合理的三维有限元模型。以不同的粘贴方式为参数,进行碳纤维布加固预应力空心板受弯性能非线性有限元分析。结果表明:碳纤维布总用量一定时,粘贴方式为单层四幅的预应力混凝土空心板的极限承载力和延性最为显著,碳纤维布的应变最大。计算得到的荷载挠度曲线、碳纤维布的应变曲线、开裂荷载和极限荷载都与试验结果吻合较好,可以较好地模拟碳纤维布加固预应力空心板的受弯性能。

集中力作用下预应力FRP增强RC梁的界面应力分析

对受集中荷载作用的预应力FRP片材增强钢筋混凝土梁的界面应力分布进行了理论分析.在弹性理论的基础上,对结构进行受力分析,推导出集中荷载作用下界面剪应力和正应力的计算公式.结果表明,界面正应力不但与荷载和初始预应力的大小、梁的尺寸、粘贴层的弹性模量、剪切模量及厚度有关,还受到FRP弹性模量、厚度及粘贴长度的影响.界面正应力和剪应力在FRP的端部绝对值最大,并且往跨中方向迅速减小.

预应力CFRP布加固RC梁动力特性的试验研究

进行了预应力CFRP布加固完好RC梁的动力特性试验,结果表明:预应力加固梁的固有频率随着预张力的增加而增加。同时,考虑了相关的影响因素,从理论上推导了预张力与加固梁固有频率之间的定量关系,再利用一阶频率的试验值对公式进行拟合,得到频率影响系数。而后将二阶频率的试验值与理论值进行比较,发现理论值基本能反映频率随预张力的变化趋势,两者最大误差为0.173(在预张力为0kN时),试验值与理论值吻合较好。

预应力纤维条带加固震损混凝土圆墩抗震性能试验研究

通过12根钢筋混凝土圆墩柱(其中对比柱1根,震损柱3根)在低周反复荷载作用下的试验研究,分析预应力纤维条带加固钢筋混凝土圆墩柱的抗震性能。考虑的主要因素包括:预应力大小、预损程度、纤维种类、表面处理方式。根据试件的破坏形态和滞回曲线,分析各因素对承载力、位移延性、滞回性能、耗能能力等重要抗震性能指标的影响。试验结果表明:采用预应力碳纤维条带加固震损圆墩柱后,震损柱的承载力、延性性能、耗能能力均可在一定程度内得到恢复与提高。对柱体表面打磨、纤维布刷胶之后,再进行预应力0.2碳纤维条带加固的试件抗震性能得到最大程度改善。实际工程抗震加固时应优先选用预应力碳纤维条带,并尽量避免使用预应力玄武岩纤维条带。

预应力碳纤维布加固混凝土梁刚度计算方法研究

通过15根碳纤维布加固梁的受弯性能试验,对加固梁的刚度性能进行了研究,分析了初始荷载和碳纤维布预应力对刚度的影响。并采用解析方法推导了预应力碳纤维布加固具有初始荷载混凝土梁的刚度计算公式。与试验结果的比较分析表明,公式具有较高精度,且形式上与钢筋混凝土梁公式较为一致,容易为工程设计人员接受,可供工程加固设计应用。

均布荷载作用下碳纤维布加固预应力空心板延性分析

为了研究碳纤维布加固后预应力空心板延性的变化,进行了7块碳纤维布加固预应力空心板试件在均布荷载作用下的试验,分析了碳纤维布粘贴量和粘贴方式对延性的影响,提出了碳纤维布加固预应力空心板曲率延性系数计算方法。试验结果表明,碳纤维布粘贴量和粘贴方式对位移延性系数影响明显,随着碳纤维布粘贴量的增加,试件位移延性系数减小,单层双幅粘贴方式下,延性系数最大。曲率延性系数计算值与位移延性系数之比在0.82左右,所提出的曲率延性系数计算方法是偏于安全的,具有较高的计算精度。

中柱失效后体外预应力钢筋混凝土框架抗连续倒塌分析

为研究中柱失效后体外预应力钢筋混凝土框架抗连续倒塌性能,设计制作了五榀1/3缩尺单层双跨体外预应力钢筋混凝土框架,通过变换边界条件、体外预应力筋布置形式等参数,开展了体外预应力钢筋混凝土框架受力性能、机制转换、极限承载力及悬链效应的分析研究,测试了荷载、位移、应变、裂缝的发生以及发展状况等。基于试验结果建立了有限元分析模型,对比分析了有限元结果与试验结果。结果表明:体外预应力加固能明显改善框架抗裂性能,在具有可靠的梁端水平约束前提下,框架梁机制下的极限倒塌抗力最大提升70%,悬链机制下的极限倒塌抗力取决于体外索的屈服强度和极限强度;折线布筋形式较水平布筋能提供更大的竖向倒塌抗力,加速机制转换;增加束高及张拉应力值可提升框架梁机制下的极限倒塌抗力;合理的有限元模型能够较为准确的预估框架梁机制下的抗力峰值、机制转换节点及悬链机制下的抗力峰值。

考虑初始荷载的火灾后RC柱抗震性能

为研究初始荷载作用对火灾后钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,分别对3根高温后RC柱和2根常温对比试件进行滞回加载试验。比较分析了不同初始荷载作用下试件的温度场变化、滞回曲线、骨架曲线和破坏模态,重点研究了不同初始荷载与高温冷却全过程对钢筋混凝土柱的破坏模态、剩余变形、剩余承载力、抗弯刚度与延性以及耗能能力的影响。结果表明:初始荷载作用对钢筋混凝土柱高温后的抗震性能影响显著,且存在一定尺寸效应;初始荷载作用时,随着轴压比增大,高温后试件的破坏模态由弯曲破坏变为压溃破坏;初始荷载的作用不仅影响柱截面温度场,而且使得高温后试件产生剩余压缩变形,轴压比越大,剩余压缩变形越大,剩余承载力和抗弯刚度均呈增大趋势,而延性和耗能能力呈下降趋势;高温冷却作用使得试件的承载力、抗弯刚度、延性以及耗能能力总体呈现不同程度的退化;建议在对受火后钢筋混凝土柱进行损伤评估和抗震性能研究时,应合理考虑初始荷载作用和尺寸效应的影响。

圆钢套管-钢纤维水泥砂浆加固预损RC柱轴压性能研究

圆钢套管-钢纤维水泥砂浆外包加固RC柱是一种新型的加固技术。钢纤维水泥砂浆比普通混凝土砂浆在韧性、抗裂性和延性方面都有明显的提高,并且钢套管加固混凝土柱的强度和延性有很大程度的提高。以预加载普通钢筋混凝土柱峰值荷载的百分比作为柱子受损程度指标:加载极限荷载的60%为一级损伤、80%为二级损伤、100%为三级损伤。总共设计了7根试件,分别以钢套管径厚比、RC损伤程度、预损柱离散性作为影响因素进行轴心受压性能研究。在试验研究的基础上,建立了复合加固钢筋混凝土圆形截面短柱轴压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。

灌芯加固预应力混凝土空心楼板抗弯性能试验研究

为了研究灌芯加固后混凝土空心楼板抗弯性能,比较使用相同材料不同位置加固混凝土空心楼板的开裂荷载、极限承载力、跨中挠度,试验制作了6块预应力混凝土空心板试件,其中3块为未破损空心板,3块为有破损加固空心板,另取2块未加固空心板做对照,通过灌芯加固混凝土空心楼板及振动机板顶振捣,研究加固后混凝土空心楼板上述各项性能。研究结果表明:加固后空心板开裂荷载均值提高幅度为148%,极限承载力均值提高幅度为100%且跨中挠度均值提高幅度为270%。与规范相比较,各项性能均能达到正常使用状态,并能够较好地满足设计及施工要求。

侧向预应力约束高轴压比混凝土圆柱滞回性能

为了研究侧向预应力约束高轴压比混凝土圆柱的滞回性能,进行了7根混凝土圆柱的低周反复荷载试验;采用理论分析与回归分析相结合的方法,得出了预应力碳纤维条带约束高轴压比混凝土圆柱的正截面抗弯承载力计算公式;提出了能够考虑轴压比与预应力大小两因素的预应力碳纤维条带约束高轴压混凝土圆柱三折线型恢复力模型及其特征点的计算方法.试验结果表明采用预应力碳纤维条带约束高轴压混凝土圆柱后,柱的滞回性能有显著改善;预应力碳纤维条带提供的环向主动约束力能够有效抑制斜向剪切裂缝的开展,加固后高轴压比圆柱的破坏形态由脆性剪切破坏转变为延性更好的弯曲破坏.采用推荐模型所得计算结果与试验结果吻合较好.

AFRP布加固预损RC梁抗剪性能试验研究

对外贴芳纶纤维(AFRP)布加固的预损钢筋混凝土(RC)梁进行了抗剪性能试验,在试验中研究了不同AFRP布加固形式和粘贴层数对预损RC梁抗剪加固效果的影响,并与未进行加固的RC梁进行了对比。分析了各梁在试验过程中出现的现象、典型的特征荷载、破坏模式、荷载-跨中挠度曲线以及剪跨段的AFRP布和箍筋的荷载-应变曲线。试验结果表明:在加固条件相同的情况下,AFRP布粘贴层数越多,加固效果越好,但加固效果并不是随着AFRP布粘贴层数的增加呈线性增长,当AFRP布粘贴层数达到3层时,梁的破坏模式由剪切破坏转为弯曲破坏;交叉U形条带+压条加固形式的加固效果最好,U形条带+压条加固形式的加固效果最差,斜向U形条带+压条加固形式的加固效果介于两者之间。最后,在试验所得结果的基础上,建立了AFRP布加固预损RC梁抗剪承载力的计算公式,通过公式算出的结果与试验所得的结果吻合较好。