碳纤维板加固H型钢梁抗剥离夹具研制及应用试验

外贴碳纤维板是钢梁抗弯加固的常用方法,但其端部易因界面应力集中导致剥离破坏,严重影响高性能材料的有效利用,特别是结构加固后的安全服役.为此开发出一种适用于H型钢梁的简易夹具——C形槽板夹,以加强碳纤维板的端部锚固.通过多根带夹碳纤维板加固梁的静力加载试验,验证了此夹具的可靠性,并考察了碳纤维板伸入剪跨段长度与剪跨段长度之比及锚固方式(纯粘、端锚和混锚)对加固效果的影响.研究发现端锚加固不同于纯粘,只要梁的控制截面仍在夹具之间,碳纤维板的极限应力、加固效果及利用效率均随其长度缩短而提高,当碳纤维板长度分别为600、750 mm时,前者极限应变和承载力比后者分别高27.3%和8.1%.由于钢梁表面处理质量较差,混锚加固梁均发生突然剥离,后期退化为端锚加固梁,因而相比端锚加固梁加固效果改善不大,需要提高表面处理质量再做类似研究.尽管如此,相比纯粘加固梁,混锚加固梁采用C形槽板夹后剥离破坏被延迟,抗弯性能大为改善.试验过程中还用压电阻抗法对界面剥离情况进行了检测,结果符合实际.

正交异性钢-钢纤维混凝土组合桥面板疲劳极限状态研究

为了解正交异性钢-钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforced Concrete,SFRC)组合桥面板的疲劳性能及失效机理,以川南城际铁路临港长江大桥为背景,设计、制作正交异性钢-SFRC组合桥面板足尺模型进行疲劳试验,采用ANSYS软件建立试件有限元模型,研究关键细节的疲劳应力和开裂等情况。基于有限元模型,分析不同设计参数(钢顶板厚度、栓钉布置、SFRC抗拉强度及层厚)下组合桥面板疲劳极限状态的失效模式,并提出了主要控制参数取值建议。结果表明:200万次疲劳加载后足尺模型的实测最大裂缝宽度为0.136 mm,出现在SFRC层上缘,钢结构未开裂,组合桥面板疲劳性能良好;组合桥面板疲劳极限状态主要由SFRC层开裂控制,钢顶板厚度、栓钉布置对组合桥面板疲劳性能的影响较小,SFRC抗拉强度和层厚对组合桥面板疲劳性能影响较大,为主要控制参数;在常规正交异性钢桥面板上铺设薄层(厚度不超过50 mm)SFRC时,SFRC抗拉强度不应小于5 MPa,在常规正交异性钢桥面板上铺设普通SFRC(钢纤维体积含量不高于1%,抗拉强度不高于3 MPa)时,SFRC层厚不宜低于100 mm。

水工混凝土结构修补加固关键技术探析

我国多数水库大坝建设年代早,水工混凝土结构存在各种老化安全问题,亟待采取修补加固处理。针对水工混凝土结构缺陷类型较多,缺陷修补加固技术复杂,本文根据水工混凝土结构的运行环境和常见缺陷类型,对其修补加固方案、加固材料及施工工艺等进行了技术总结,结合漳河水库水工混凝土结构缺陷问题,详细阐述混凝土裂缝、混凝土表面剥蚀、局部结构强度不足等缺陷产生原因和最新加固技术,相关研究成果和实践经验可供类似工程借鉴。

胶栓组合连接加固钢板疲劳性能试验研究

为了对比高强螺栓栓接加固和胶栓组合连接加固带初始缺陷钢板的疲劳性能,制作9个试件,试验采用MTS进行压弯疲劳加载,对加载过程中的应力变化和试件的破坏模式进行监测和分析。研究表明:胶栓组合连接加固中胶体的存在可有效降低螺栓孔附近的应力水平,延缓疲劳裂纹的产生;单侧栓接加固使带初始缺陷钢板的疲劳寿命增加了11.5倍,而单侧胶栓组合连接加固增加了15.3倍,单侧胶栓组合连接加固较单侧栓接加固提升了30%。

钢板铰与钢板带和套管集成加固网架结构方法研究

针对网架结构传统加固方法中存在的施工风险大、工期长及经济指标高的缺陷,提出了一种钢板铰与钢板带和变长套管集成加固方法,该集成加固方法有效解决了网架结构拉杆、节点承载力不足及压杆稳定性不足的问题,形成了一套网架结构加固的新型成套技术,并采用该集成加固方法完成某展览馆网架结构加固工程。加固工程实践表明:该集成加固方法避免了传统网架结构加固中的焊接作业,消除了焊接应力的影响以及焊接过程中钢管高温软化可能导致的非预期破坏,缩短了施工作业时间,取得了良好的社会与经济效益,为以后类似改造工程提供了借鉴。

加强圈对钢波纹板拱涵受力行为的影响研究

为研究大跨度钢波纹板拱涵在增设混凝土加强圈后的受力行为,建立考虑土–拱相互作用的精细化有限元模型,并与CHBDC的分析方法进行对比。在此基础上,研究加强圈承担的截面内力及其在拱脚、拱腰和拱顶等部位的分布规律,并讨论加强圈厚度、间距和宽度对拱涵力学行为的影响。研究表明:采用CHBDC方法计算钢波纹板拱涵时,轴力将被低估,其与精细化有限元计算结果的比值为0.38~0.48;钢波纹板拱涵的轴力起控制作用,加强圈使得最大轴力减小了22.14%;在拱脚位置,加强圈承担的截面轴力最大,占比50.32%;加强圈各部位的轴力贡献度与其设计参数呈正相关,增大加强圈宽度优于增加厚度和减小间距。

粘钢加固施工技术在建筑工程中的具体应用

一直以来,建筑工程安全问题备受重视,尤其是在地震等自然灾害频发的背景下。粘钢加固作为一项关键的结构加固技术,在提高建筑物抗震性能和结构稳定性方面具有重要作用。目前该领域存在许多挑战和难点,本文旨在综合探讨粘钢加固技术的应用与实践,以期为建筑工程领域的从业者提供有益的指导和建议。

Reinforcement and numerical analysis on the corbel of a halfthrough arch bridge

Corbels support the crossbeams of half-through arch bridges. They are prone to cracking easily due to their characteristics and complicated loading conditions. Based on a practical diagnosis of a bridge crossbeam, we bonded steel plates onto bridge corbels to strengthen them. We carried out a numerical analysis on the effectiveness of the reinforcement by using the commercial sof^are ANSYS. The numerical analysis shows that the stresses near the section break increased slightly, but the variation amplitude was small and all the stresses were within an allowable range. The loading test indicates that it is feasible to strengthen the corbel with vertical bonded steel plates. Therefore, the reinforcement is effective and economical. This reinforcement method is suitable for this type of corbel and can be applied in similar cases.

不同损伤程度下公路隧道粘钢加固效果试验研究

衬砌裂损是隧道常见病害形式,直接影响到结构承载力,粘钢加固作为结构补强的方式应用较多,但公路隧道粘钢加固后结构的承载性能和不同损伤程度下的粘钢加固效果研究较少。采用1∶10模型加载试验,研究了公路隧道在不同损伤程度下加固后结构的承载性能、受力变形特征和破坏过程,分析了粘钢加固效果、加固时机。研究结果表明:(1)原结构和加固结构在松动荷载作用下的变形过程均可分为4个阶段,但破坏特征及形态存在差异。(2)剩余承载力为50%F,30%F(F为原结构极限承载力)时加固,破坏荷载相对原结构提升50%,51%。在结构失效前施作钢板可有效提升其极限承载力,且受加固点荷载影响较小。剩余承载力为50%F,30%F时加固,最终变形量比原结构增加59%,56%,可降低脆性破坏风险。(3)加固结构破坏模式为拱顶大偏心受压破坏。(4)加固过晚时,钢板会因衬砌的表面裂缝及变形速度而难以有效黏结或长时间协同变形,导致加速破坏。建议将结构剩余承载力介于62%F至50%F作为公路隧道合理加固时机。

盾构隧道钢板加固黏结面作用机制与参数影响分析

钢板加固为盾构常用的加固方法,但是目前对钢板与管片黏结面作用机制认识不足,导致钢板加固设计盲目性较强。为此,采用ABAQUS软件中的cohesive单元和trace单元来模拟钢板加固及黏结面损伤行为,建立可反映钢板-管片黏结面损伤特征的钢板加固衬砌三维实体非线性模型,并通过模型试验验证其合理性。结合数值计算和理论分析,揭示外荷载作用下钢板-混凝土黏结面的作用机制,定量分析加固参数对黏钢加固效果的影响,提炼钢板加固效果的关键影响因素。研究结果表明:当钢板-混凝土黏结面出现损伤时,结构承载能力损失65%以上;当黏结损伤区域面积占比超过8%时,结构承载能力损失80%以上并且承载力急剧减小;当黏结损伤区域面积占比超过56%时,结构基本丧失承载能力。加固结构的承载能力对钢板厚度最敏感,抗剪黏结强度次之;加固结构的延性对抗剪黏结强度最敏感,钢板厚度次之;钢板厚度和抗剪黏结强度对加固结构各项性能的综合影响最大,应作为钢板加固设计关键参数。

CFRP板-钢黏结界面的疲劳性能

开展了碳纤维增强聚合物(CFRP)板-钢双搭接试件的疲劳试验,考虑荷载水平的影响,分析了黏结界面的疲劳性能,比较了基于平均黏结应力幅或局部黏结应力幅的中值及设计疲劳曲线(S-N曲线)的适用性.结果表明:疲劳荷载下CFRP板-钢接头的主要破坏模式为钢-胶层界面剥离或钢-胶层/CFRP板-胶层界面剥离的混合破坏模式;不同荷载水平下荷载-位移曲线斜率的变化趋势大致相同;界面损伤从界面黏结应力较大的加载端开始,逐渐向自由端扩展,扩展至一定程度后界面突然断裂;采用幂函数公式预测试件的疲劳寿命时,基于平均黏结应力幅S-N曲线的拟合优越性更为显著,疲劳极限为1.88 MPa;最后,给出了具有95%可靠度的设计S-N曲线.

粘钢法加固RC梁受扭承载力的计算方法与数值分析

粘钢法是一种常用的加固方法,规范中明确规定了粘钢法加固钢筋混凝土梁(RC梁)的受弯与受剪承载力公式,但对受扭承载力公式并未涉及。为了研究粘钢加固RC梁受扭承载力的计算方法,首先借助剪力流理论与变角度空间桁架模型(VASTM),分别推导出RC梁与粘钢法加固RC梁受扭承载力的计算公式。然后探讨了加固前后RC梁配筋强度比ζ与ζ′的变化情况,在此基础上进一步提供了加固工程算例。最后借助ANSYS软件建立了两种不同方案的粘钢法加固模型,研究了其在扭矩作用下的动力响应与破坏形态。研究结果表明,粘钢法加固受扭RC梁加固前后配筋强度比ζ与ζ′变化很小,钢板厚度为1 mm时其受扭承载力提高约89%;扭矩较小时可采用在RC梁两端粘贴钢板进行加固;扭矩较大时出现梁柱节点先于构件破坏的情况,应将钢板粘贴区域扩大至梁柱节点,但此时不再符合VASTM。

对称外粘钢板偏心受压RC柱N_(u)-M_(u)曲线特性及应用

采用对称配筋的偏心受压钢筋混凝土柱(RC柱),极限弯矩值Mu与极限轴力值N_(u)存在一定函数关系,据此函数关系式得到的柱N_(u)-M_(u)曲线在工程设计与加固改造中得到广泛应用。当对称配筋RC柱承载力不能满足要求时,可以在其受力方向对称配置一定厚度钢板进行加强。为研究对称外粘钢板偏心受压RC柱加固效果,首先推导出对称外粘钢板RC柱M_(u)与N_(u)函数关系式并得到其N_(u)-M_(u)曲线,然后研究了钢板厚度与强度对N_(u)-M_(u)曲线的影响,最后借助ANSYS软件研究持续静力荷载下外粘不同厚度钢板偏心受压RC柱变形与破坏特征。研究发现,对称外粘钢板RC柱的N_(u)-M_(u)曲线随着钢板厚度与强度的增大而增大。钢板厚度每增加1mm,M_(u)增大约20%,N_(u)增大约10%。根据数值模拟结果并结合对不同参考点曲线进行分析可知,对称粘贴一定厚度钢板的RC柱较未粘贴钢板的普通柱承载力明显提高,破坏程度明显降低。

“先封顶,后结底”全逆作法深基坑钢筋安装工程施工技术

上下同步全逆作法因施工临时占地少、环境污染小、工期节省等优点在城市中心区开发中被广泛使用,其中的钢筋安装工程是超深、超大地下室逆作的重难点。为解决超深基坑上下同步逆作钢筋工程中钢筋吊运方式、后置构件和梁板结构钢筋安装问题,提出“吊物孔+塔吊、电动葫芦多种吊运方式+后置构件钢筋悬挂安装+梁柱接头钢环板节点做法+梁柱接头环梁节点做法+型钢混凝土组合结构跃层施工梁柱节点做法”的逆作钢筋工程施工工艺,有效解决施工中垂直运输、水平运输、质量检查与模板工程工序搭接等问题,同时提高施工质量,加快施工进度。

基于敲击法的碳纤维板加固钢梁脱粘检测研究

碳纤维板与钢梁之间的界面连接情况影响着钢梁的加固效果以及承载性能的发挥,为更好地判别脱粘病害,探究出一种有效的界面脱粘位置定性识别方法。首先制作碳纤维板加固钢梁后的未脱粘试件和脱粘试件,然后通过采用局部敲击指定位置的方法来获取声音信号,并采用Welch功率谱密度(PSD)估计法和快速傅里叶变换(FFT)分析声音信号中的频谱特征。结果表明:从低阶振动频率范围0~500 Hz来看,PSD估计法的2条曲线峰值差别明显,存在脱粘损伤部位的PSD曲线峰值处频率较正常部位处峰值对应频率明显向0偏移,从工况1 PSD曲线中提取得到的平均一阶振动频率从定量的角度揭示出脱粘损伤部位与正常部位频率的变化,这与界面脱粘后局部刚度降低有关;与传统常用的FFT损伤定位方法相比,PSD曲线峰值相比FFT曲线峰值差异性更大,更容易判别出该位置是否发生了脱粘损伤。文章还探究不同属性锤头对试验结果的影响,为实际工程提供有效的参考。

基于Midas FEA的某简支空心板梁桥钢板加固仿真分析

以宝成铁路上某立交通道的简支空心板梁桥为工程背景,利用Midas FEA建立加固施工全过程有限元模型,考虑混凝土的材料非线性,计算得到了简支空心板梁桥加固前后及加固过程中关键施工阶段的结构受力,对比分析了简支空心板梁桥加固前后的结构变形、应力、裂缝宽度,同时讨论了顶升对加固效果的影响。计算结果表明:简支空心板梁桥粘贴钢板加固后,结构挠度、应力、裂缝宽度及钢筋应力均有一定幅度下降,但降低幅度较小;建议在粘贴钢板前对简支空心板梁桥进行顶升,增加钢板协同受力的程度,提高加固效果。

在役刚架拱桥病害分析及加固设计研究

基于某在役刚架拱桥次拱腿断裂及横向连杆脱落等病害问题,通过建立多种工况有限元分析模型,对比分析了不同工况下的内力,进一步了解病害产生原因,提出了对应的加固措施,并开展了桥梁荷载试验。结果表明:该桥病害中破损及缺失构件并非主要受力构件,可以采用粘贴钢板的加固方案对桥梁病害出现的位置及主要受力部分进行加固,以此满足公路Ⅱ级荷载标准。

粘钢法加固RC梁受弯与受剪承载力公式的工程应用

粘钢法是一种常用的加固方法,其设计依据为《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2013)。首先,以规范为基础,分析了粘钢法加固RC梁受弯承载力公式在不同加固阶段中的应用,推导出了受拉钢板厚度t1与受压钢板厚度t2满足的函数关系,探讨了粘钢法加固RC梁在不同加固阶段的受弯承载力。然后,借助拱形空间桁架模型建立了粘钢法加固RC梁的受剪承载力公式,分析了粘钢法加固RC梁受剪承载力的提高程度。最后,借助有限元分析软件ANSYS研究了粘钢法加固RC梁在弯矩与剪力作用下的破坏形态。研究结果表明:粘贴厚度为4.2 mm的钢板后,RC梁的受弯承载力提高约33%;侧面粘贴厚度为1 mm的钢板后,RC梁的受剪承载力提高约57%。通过对有限元模型不同参考点的时程曲线进行分析可知,相比较未加固RC梁,粘钢法加固RC梁的受弯与受剪破坏程度明显降低,其承载力均有较大的提高。

框架结构房屋加固改造设计与应用

以福州市某框架结构房屋改造项目为例,首先阐述了项目概况、鉴定内容、改造方案,其次给出针对该项目的各加固措施(柱外粘型钢、梁粘贴钢板、板粘贴纤维复合材、梁板柱增大截面)典型构件计算方法,并简化规范公式进而得到增大截面柱原有纵筋折减系数、外粘型钢柱新增型钢面积换算系数等参数的建议值,从而为类似加固改造项目提供参考。

粘贴钢板法在钢筋混凝土工程结构加固处理中的应用分析

传统的加固方法包括外墙加固、内墙加固以及整体加固等方式,但这些方法都存在一定的局限性和不足之处。而粘贴钢板法作为一种新兴的技术手段,其优点在于施工简便、成本低廉、效果显著等,在工程中得到了广泛的应用和发展。文章主要介绍了粘贴钢板法在钢筋混凝土结构加固处理中的基本理论,并对其在实际工程中的应用进行了分析,以期为建设更安全、更高效的基础设施提供有力的支持。