Experimental study and analysis on fatigue stiffness of RC beams strengthened with CFRP and steel plate

The objective of this work is to investigate the fatigue behavior of reinforced concrete(RC) beams strengthened with externally bonded carbon fiber reinforced polymer(CFRP) and steel plate. An experimental investigation and theoretical analysis were made on the law of deflection development and stiffness degradation, as well as the influence of fatigue load ranges. Test results indicate that the law of three-stage change under fatigue loading is followed by both midspan deflection and permanent deflection, which also have positive correlation with fatigue load amplitude. Fatigue stiffness of composite strengthened beams degrades gradually with the increasing of number of cycles. Based on the experimental results, a theoretical model by effective moment of inertia method is developed for calculating the sectional stiffness of such composite strengthened beams under fatigue loading, and the calculated results are in good agreement with the experimental results.

钢板-UHPC组合加固损伤RC梁的受弯性能试验研究

为研究钢板-超高性能混凝土组合加固损伤钢筋混凝土梁的受弯性能,对1根RC梁及2根加固梁开展了试验研究,并对其承载力、挠度、应变、裂缝发展情况等进行了分析。结果表明:相较于未加固RC梁,加固梁在抗裂性能、刚度及极限承载力方面有了大幅提升,其中开裂荷载分别提高2.71倍、3.19倍,承载力分别提高了54%、65%,刚度提升近1倍。由于破坏模式均为新老混凝土界面剥离破坏,极限状态下钢板及钢筋均未达到屈服强度,未能充分发挥材料性能,在加固设计中应避免此类破坏的发生。此外,基于桁架模型理论对钢板-UHPC组合加固梁剥离承载力进行了理论推导,建立了理论计算公式。结果表明:基于桁架模型理论建立的剥离承载力公式计算值与试验结果吻合,相对差值在10%以内,此理论模型可靠。

钢混组合结构在危桥改造工程中的适应性

为研究钢混组合结构在桥梁改造工程中的适用性,依托某干线公路上的一座危旧桥梁改造工程,结合桥梁病害情况,提出3种改造方案。方案一为更换主梁为钢板混凝土组合梁,方案二为更换主梁为同类型的预应力简支箱梁,方案三为对原结构进行体外预应力+局部增大截面的组合加固。通过对比适应性、施工要求、经济等因素,推荐采用更换主梁为钢板混凝土组合梁的方案,对结构进行验算分析,计算结果表明,改造后桥梁的承载极限状态及正常使用状态均满足要求,达到了桥梁改造的目的,为同类桥梁改造提供借鉴。

复合砂浆钢筋网加固抗弯RC梁的非线性分析

复合砂浆钢筋网薄层加固是一种有效的加固方法,能够显著地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、变形能力以及抗裂性能。以8根复合砂浆钢筋网加固RC梁的试验研究结果为参考,通过非线性有限元分析广泛地研究了加固梁纵向配筋率、配箍特征值、梁高宽比对极限荷载提高幅度的影响,并初步分析了少筋梁和超筋梁加固后的荷载-跨中挠度曲线的变化规律。根据分析和试验结果,通过等效假定给出了复合砂浆钢筋网加固RC梁的极限承载力计算公式和抗弯刚度计算公式。

型钢-混凝土组合梁在改造加固中的试验研究

对混凝土梁底板采用型钢加固的钢组合梁的抗弯性能进行了试验研究，并与用加大截面法进行加固的梁进行了比较，提出了采用型钢加固梁的实用计算公式，为今后在改造加固工程中采用这种钢组合梁进行加固提供了试验和理论依据。

钢板-混凝土组合加固带损伤钢筋混凝土T梁的抗弯性能试验

为了研究钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土T梁在静载作用下的抗弯性能,对带损伤的2片混凝土T梁组合加固后进行了抗弯承载力试验,得到了构件破坏时的极限抗弯承载力以及受力特性,揭示了钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土T梁的弯曲破坏机理;建立了钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土T梁的有限元模型,并进行了非线性静力计算。结果表明:考虑材料非线性的静力计算结果与试验结果吻合良好;采用塑性分析方法建立的试验梁极限抗弯承载力简化计算公式的计算结果与试验结果吻合良好。

钢管混凝土边框内藏钢板剪力墙抗震试验与损伤加固

提出了一种钢管混凝土边框内藏钢板深梁剪力墙。为研究其抗震性能及损伤后的加固性能,进行了两阶段试验。第I阶段低周反复荷载试验进行到位移角为1/50,试件明显屈服损伤,然后在墙体两侧钢管间贴焊薄钢板进行加固,进行第II阶段低周反复荷载试验,直至试件严重破坏。分析了各试件的承载力、刚度及退化过程、延性、耗能和破坏特征。研究表明:钢管混凝土边框和型钢中柱,有效约束了混凝土条带裂缝的开展,提高了剪力墙的延性;加设内藏钢板深梁,可明显提高剪力墙承载力和后期刚度;混凝土条带与钢管混凝土柱、型钢混凝土柱的连接界面区域,隐含形成了竖向耗能条带,往复变形过程中充分发挥了耗能性能;这种剪力墙明显屈服损伤经加固后,仍具有足够的抗震承载力和良好的耗能能力,便于震后修复。

HPF加固RC足尺梁二次受力抗弯试验研究

对4根高性能复合砂浆钢筋网加固的钢筋混凝土足尺梁进行了正截面抗弯二次受力试验研究,通过与另4根同配置未加固钢筋混凝土梁的试验结果对比,研究了原截面纵向配筋率对加固梁抗弯承载力和截面刚度的影响．试验采用三面U型加固形式,量测试验梁裂缝分布形态、荷载-挠度曲线、钢筋应变发展规律等．试验表明复合砂浆钢筋网薄层加固是一种有效的加固方法,能够显著地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、截面刚度以及抗裂性能．

钢-混凝土组合梁在旧双曲拱桥改造加固中的应用

钢-混凝土组合梁具有自重轻、承载能力高、抗震性能好等优点,在我国桥梁建设及旧桥改造加固等领域已得到广泛应用,并取得了良好的社会经济效益。结合工程实例,介绍钢-混凝土组合梁在旧双曲拱桥改造加固中的应用。利用组合梁桥自身特点,通过结构体系转换,大幅提高结构承载能力,从而达到桥梁荷载等级提升、运营能力提高的目的,为旧双曲拱桥的改造加固提供一种新思路。

疲劳荷载作用下CFRP布与钢板复合加固RC梁的裂缝特性研究

通过1根对比梁和5根外贴碳纤维(CFRP)布和钢板复合加固钢筋混凝土(RC)梁的抗弯疲劳性能试验,研究不同的疲劳荷载幅值和不同的疲劳循环次数下复合加固RC梁的裂缝特性,分析复合加固RC梁纯弯段的弯曲裂缝分布间距和裂缝宽度。结果表明,复合加固RC梁的裂缝数量增多,裂缝间距和裂缝宽度均明显减小。在静载作用下CFRP布与钢板复合加固RC梁正常使用阶段平均裂缝间距和最大裂缝宽度计算公式的基础上,考虑疲劳应力幅和循环次数对加固梁裂缝性能的影响,建立了疲劳荷载作用下CFRP布与钢板复合加固RC梁最大裂缝宽度的计算公式,其计算值和试验结果吻合较好。

高性能复合砂浆钢筋网抗弯加固RC足尺梁试验研究

目的研究加固RC足尺梁在不同加固方式和加固配筋率参数条件下加固梁受弯性能和破坏特征,为推广这种新型复合材料的应用提供理论依据.方法通过对14根采用该工艺加固的足尺钢筋混凝土梁和6根对比梁进行了受弯性能的试验.结果能有效提高梁的受弯承载力和刚度,较好地约束了裂缝的发展,具有良好的加固效果.结论高性能复合砂浆钢筋网对足尺RC梁进行抗弯加固,能较大幅度提高RC梁正截面承载力,相同的加固方法对原配筋率不同的试件的极限承载力的提高幅度近似,在使用上限范围内,承载力随加固纵向钢筋的面积增大而增大,加固后梁的截面刚度有一定提高,随着一次受力水平的提高,加固梁截面抗弯刚度提高程度越小.

预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能试验

为研究钢-混凝土组合梁经预应力碳纤维板加固后的受弯性能,设计4根预应力碳纤维板加固试件和1根不加固的对比试件. 5根试件均为工字形钢-混凝土组合简支梁,采用四点弯曲静力加载.锚固装置为自主研发的装配式预应力碳纤维板锚固系统,碳纤维板与钢梁之间的锚固主要依靠端部锚具,并辅之以专用环氧胶的黏结作用.试验中考虑碳纤维板的加固量和预应力水平两种因素对加固效果的影响.结果表明:加载全过程截面应变基本符合平截面假定;增大碳纤维板的加固量能提高钢-混凝土组合梁的抗弯极限承载力;增大碳纤维板的预应力有助于提高钢-混凝土组合梁的屈服承载力,对结构抗弯刚度贡献有限;破坏阶段碳纤维板有断裂和剥离两种形式,其强度利用率可达到80%以上.所采用的锚固系统锚固力大、可靠度高,工程实用价值大;预应力碳纤维板加固钢-混凝土组合梁,能有效提高结构的抗弯承载力,是一种补强效果很好的主动加固技术.

体外预应力加固钢-混凝土连续组合梁的承载力分析

对体外预应力加固钢-混凝土连续组合梁的弹性阶段和极限状态进行了受力分析,考虑了预应力以及预应力筋内力增量对连续组合梁弯矩分布的影响。以力法原理为基础,分别建立了预应力加固连续组合梁在对称集中荷载作用下负弯矩区和正弯矩区屈服荷载以及极限荷载的计算公式,计算结果与两根试验梁的试验结果吻合较好。计算公式可供设计参考。

钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析

以10根采用钢板-混凝土组合加固技术加固的钢筋混凝土梁的试验为基础,建立了钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的非线性有限元模型。沿用了钢板-混凝土组合梁有限元分析中栓钉的荷载-滑移曲线及断裂模型,提出了新老混凝土界面的剪切-滑移模型,可以较好地模拟界面受力性能。采用有限元软件ABAQUS,模拟了一次加固、不同损伤加固及持载加固等加载情况下加固构件受力全过程和受弯破坏以及新老混凝土剥离破坏等破坏形态下加固试件的受力性能。在验证了有限元模型的准确性后,分析了钢板厚度、加固部分高度及长度等参数对加固构件承载能力及刚度的影响。最后提出了几点对钢板-混凝土组合加固RC梁的设计建议。

钢-连续纤维复合筋(SFCB)嵌入式加固混凝土梁试验研究

通过1根对比梁、4根钢-连续纤维复合筋(SFCB)及1根CFRP筋嵌入式加固钢筋混凝土梁的抗弯试验,从各阶段荷载、截面刚度、延性、裂缝情况等方面对其抗弯加固性能进行了全面的比较分析。试验证明,嵌入SFCB抗弯加固能同时显著提高受弯构件正常使用阶段的刚度和极限阶段的承载力,在具有CFRP筋材理想耐腐蚀性能的同时,而成本却远低于目前所用的CFRP筋,是一种高性能低成本的高效加固方式。

钢-混凝土组合梁在某建筑大楼室内增层改造加固中的应用

建筑物由于原设计不足或因改变使用用途等,需要对其进行改造和加固。结合实际工程,介绍了钢-混凝土组合梁在房屋室内增层改造加固中的应用。实践证明,钢-混凝土组合梁与其他梁相比,节点处理灵活,跨越能力大,从而可以减小楼盖高度、增加楼层净高,降低结构自重,另外还可以节省支模,缩短施工周期。

复合砂浆钢筋网加固足尺RC梁的二次受力抗弯性能研究

进行了三根加固梁和一根对比梁的抗弯试验,考虑了加固前不同应力水平下的复合砂浆钢筋网加固梁的抗弯性能。结果表明,复合砂浆钢筋网加固梁的极限承载力和截面刚度有显著提高。加固前初始应力水平对加固梁极限承载力影响不十分明显;初始应力水平越高,加固梁截面刚度提高越低。试验及分析结果对《高性能复合砂浆钢筋网加固混凝土结构技术规程》的编制及工程应用具有一定的参考价值。

负载下CFRP与钢板复合加固钢筋混凝土梁抗弯试验及设计理论

模拟实际构件的加固及受力过程,对不同负载下外贴碳纤维复合材料(CFRP)与钢板复合加固梁进行受弯试验与理论分析。试验梁4根,其中CFRP与钢板复合加固梁3根和对比梁1根。研究负载下CFRP与钢板复合加固梁的抗弯性能及负载水平对其的影响。最后推导负载下复合加固梁的抗弯极限承载力、挠度及裂缝宽度计算公式。实验结果表明:复合加固梁的承载力和抗弯刚度都显著提高,且破坏时复合加固梁具有较好的延性;负载对梁的承载力几乎没有影响,可以忽略,但对梁的抗弯刚度和裂缝宽度影响显著,尤其是在屈服阶段前;承载力、挠度和裂缝宽度的计算结果与试验数据较吻合,可供实际工程加固设计参考。

钢-混凝土组合结构在加固工程中的应用

钢-混凝土组合结构以其承载力高、刚度大等优点,在建筑结构中具有广泛的应用前景。结合工程实际介绍了钢-混凝土组合结构在房屋改造加固工程中的应用。对其工程背景、施工方法和加固效果进行了详细的介绍,并对加固结构进行了计算分析。对比分析结果表明,采用的加固方法具有大幅度提高承载力、减小挠度、施工方便快捷等特点,值得推广应用。

钢框架结构的钢-混凝土组合加固法及其工程应用

某钢框架桁架梁和工字型钢柱的承载能力不足,需要对其进行加固,原工程方案是在桁架梁两侧增焊槽钢,工字型钢柱四周增焊角钢,为了减少用钢量以及降低施工难度,新方案是在压型钢板与钢梁接触部位进行钢板开洞,并在桁架梁上翼缘顶部增焊抗剪螺栓,同时浇筑混凝土并配筋,达到组合梁的受力效果;钢柱的加固是采取外包混凝土进行加强。在有限元设计软件Midas中,验算了施工阶段纯钢桁架梁的承载力,提取了使用阶段最不利组合下组合梁、钢骨混凝土柱的内力与挠度,与手算得出的新梁柱抗弯、抗剪承载力比较,同时计算了结构整体的动力特性与小震下的层间位移角。结论:钢-混凝土桁架梁达到原加固方案的承载要求,该方法不仅减小了用钢量,也提高了原钢框架整体的性能。