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预应力NSM CFRP抗剪加固钢筋混凝土T梁试验

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中国公路学报 2022年第2期35卷 159-168页

作者：彭晖郭恒良钟正强粟淼陈辉黄敦文长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410004 长沙理工大学桥梁工程安全控制教育部重点实验室湖南长沙410004

大跨径预应力混凝土梁桥易因竖向预应力损失等导致抗剪性能不足,引起腹板斜裂缝和梁体下挠等病害。为提高混凝土梁桥的斜截面承载和抗裂性能,提出了表层嵌贴(NSM)预应力CFRP加固钢筋混凝土梁腹板的方法,研发了专用夹具及张拉锚固装置,... 详细信息

大跨径预应力混凝土梁桥易因竖向预应力损失等导致抗剪性能不足,引起腹板斜裂缝和梁体下挠等病害。为提高混凝土梁桥的斜截面承载和抗裂性能,提出了表层嵌贴(NSM)预应力CFRP加固钢筋混凝土梁腹板的方法,研发了专用夹具及张拉锚固装置,并实现了预应力NSM CFRP对钢筋混凝土T梁腹板的抗剪加固。在此基础上,进行了4根预应力NSM CFRP抗剪加固RC T梁静载试验,考察了各试件的受力行为和破坏模式,研究了试件斜裂缝形态变化规律,分析了试件箍筋、CFRP和混凝土的抗剪贡献。试验结果表明:预应力NSM CFRP抗剪加固可显著提高试件的腹板斜截面开裂荷载和抗剪承载力,但CFRP黏结端部混凝土同时承受预应力放张和荷载引起的应力,更容易发生腹板混凝土保护层剥离破坏,削弱预应力CFRP抗剪加固效果,应考虑增设碳纤维U形箍锚固等措施;预应力加固试件的临界斜裂缝角度增加,使与临界斜裂缝相交的CFRP数量减小,但斜裂缝发展速率和临界斜裂缝宽度得到有效抑制;预应力CFRP放张引起的压应力降低了腹板混凝土主拉应力,使临界斜裂缝高度显著减小,梁顶未开裂混凝土能承担更多剪力;极限状态下预应力加固试件的CFRP抗剪贡献小于无预应力加固试件,但混凝土抗剪贡献却显著提高,试件抗剪承载力提升实质是混凝土抗剪能力增大。

关键词：桥梁工程抗剪加固静载试验 NSM CFRP 预应力剥离破坏

抗剪加固FRP与混凝土界面粘结性能的试验研究

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工程力学 2015年第7期32卷 164-175页

作者：陈光明刘迪李云雷李世伟陈建飞许浩彬广东工业大学土木与交通工程学院广州510006 贝尔法斯特女王大学建筑规划与土木工程学院

为了深入理解抗剪加固FRP与混凝土界面的粘结性能,该文对侧面粘贴FRP的21根预置裂缝小梁进行了试验研究。试验设计考虑了FRP粘结长度、宽度、厚度及FRP纤维方向与裂缝张开方向的角度(简称"FRP纤维受拉角度",用θ表示)对FRP与混凝土界面... 详细信息

为了深入理解抗剪加固FRP与混凝土界面的粘结性能,该文对侧面粘贴FRP的21根预置裂缝小梁进行了试验研究。试验设计考虑了FRP粘结长度、宽度、厚度及FRP纤维方向与裂缝张开方向的角度(简称"FRP纤维受拉角度",用θ表示)对FRP与混凝土界面粘结性能的影响。试验结果表明:1)所用的预置裂缝小梁可以有效对FRP与混凝土的界面粘结性能进行试验研究;2)FRP粘结长度、宽度、厚度及纤维受拉角度等因素对粘结强度有明显影响;3)FRP应变沿宽度方向的分布是不均匀的,这主要是由于裂缝不均匀开展导致FRP在裂缝开展快的一边先剥离。

关键词：混凝土 FRP 界面粘结纤维受拉角度剥离抗剪加固

抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统设计及试验

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湖南大学学报（自然科学版） 2016年第11期43卷 47-54页

作者：刘君周朝阳韩殿牧原赵波涌任达中南大学土木工程学院湖南长沙410075 广州地铁设计研究院有限公司广东广州510010 广州大学土木工程学院广东广州510006

针对传统纯粘贴纤维增强复合材料(FRP)抗剪加固钢筋混凝土梁技术中,FRP强度利用率低、端部极易发生剥离和被动受力等问题,自主研发了抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统.它由锚固装置、张拉装置和转角圆钢3部分组成.详细给出了各部件尺... 详细信息

针对传统纯粘贴纤维增强复合材料(FRP)抗剪加固钢筋混凝土梁技术中,FRP强度利用率低、端部极易发生剥离和被动受力等问题,自主研发了抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统.它由锚固装置、张拉装置和转角圆钢3部分组成.详细给出了各部件尺寸的设计方法和预应力施工工艺.设计制作了适用于2层50mm宽FRP的预应力系统,分别进行了1组直线条带的承载力试验和8组抗剪U形条带的预应力损失试验研究.结果表明:预应力系统能够有效锚固FRP并实现拉断破坏,使其强度利用率最大可达到96.1%;各部件尺寸设计方法是安全可靠的;施工工艺能够在确保FRP两侧应力的均匀性和对称性的基础上施加不同大小的预应力值;预应力系统适用于施加244.84 MPa以上预应力值的抗剪FRP,其长期预应力损失比约为15%.

关键词：预应力系统 U形纤维布抗剪加固锚固预应力损失

在役旧规PC空心板桥梁端注浆法抗剪加固性能研究

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在役旧规PC空心板桥梁端注浆法抗剪加固性能研究

作者：梁茂景山东交通学院

学位级别：硕士

随着我国经济的全面发展,交通量持续增长,重载交通比例不断加大,以及设计荷载的持续提高,如今旧规桥梁在服役过程中的已出现了不同程度的耐久性病害和结构性病害,如支点附近出现底板横缝和腹板斜缝,降低了桥梁的抗剪承载力,为了保证此... 详细信息

随着我国经济的全面发展,交通量持续增长,重载交通比例不断加大,以及设计荷载的持续提高,如今旧规桥梁在服役过程中的已出现了不同程度的耐久性病害和结构性病害,如支点附近出现底板横缝和腹板斜缝,降低了桥梁的抗剪承载力,为了保证此类桥梁的安全运营,需对其进行维修加固。此外,在高速改扩建工程中在役旧规空心板梁桥占比较大,若把这些桥梁拆除重建,不仅会延长工期、增加成本,且会造成资源浪费,甚至污染环境。鉴于如何提高在役旧规PC空心板梁桥的抗剪性能,有必要采取合理的加固方案,以有效防止此类病害的重复产生。本文着重围绕研究“梁端注浆法”抗剪加固在役旧规PC空心板梁的受力性能,总结分析专家学者关于在役旧规PC空心板梁桥抗剪加固的研究成果,在论证技术可行的基础上,借助***和Abaqus有限元软件理论分析加固性能并结合缩尺模型试验数据分析,完成“梁端注浆法”加固在役旧规PC空心板梁桥的抗剪性能研究,同时确定切实可行的施工工艺。主要研究工作及结论如下:(1)对比分析了新旧规范中汽车荷载、冲击系数和作用组合等方面的差异性,并按旧规设计图纸建立桥梁有限元模型,计算在役旧规桥梁在现行设计规范下理论正常使用状态和承载能力极限状态下的剪力效应,为后续结构模型试验和有限元分析提供了基础的数据支持。(2)各试验梁在荷载作用下均经历四个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、塑性破坏阶段和卸载阶段。分析各试验梁的荷载-位移曲线可知:端部注浆加固的1989版试验梁L2和L3的跨中挠度相比未加固试验梁L1分别减小了15%和24%,2004版试验梁L5和L6的跨中挠度相比未加固试验梁L4分别减小了19%和27%,说明了加固后预应力空心板梁的刚度有所提升。(3)在同级荷载作用下,试验梁同一位置的主拉应变值相对与未加固梁的应变值明显减小,这说明试验梁梁端注浆体有效的参与了试验梁的整体受力过程,分担了受力过程中的剪应力且发挥了良好的抗剪作用。相对于未加固试验梁,1989版试验梁L2腹板剪压区主拉应变减小32%,试验梁L3腹板主拉应变减小40.5%,2004版试验梁L5腹板剪压区主拉应变减小46.3%,试验梁L6腹板主拉应变减小56.1%,试验梁加固后抗剪承载力得到有效提升。(4)对试验梁的受力过程进行了有限元模拟分析,阐述了建模过程中所需材料的本构关系及接触关系,详细梳理了建模过程。将有限元分析的裂缝发展趋势、裂缝分布情况、试验梁挠度及荷载应变情况与试验结果进行了对比分析,得到有限元模型的理论计算结果与试验数据吻合性较好,验证了试验结果的合理性和可靠性。

关键词： PC空心板梁梁端注浆法抗剪加固荷载试验抗剪性能

混锚预应力U形碳纤维条带抗剪加固混凝土梁试验研究

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土木工程学报 2018年第10期51卷 1-10页

作者：周朝阳刘君吴中会中南大学湖南长沙410075

研发钢筋混凝土梁抗剪加固用U形纤维增强复材(FRP)条带的预应力系统,提出一种预应力U形条带端锚与黏贴并用(简称混锚)的抗剪加固方法。完成了1根未加固、7根采用U形碳纤维(CFRP)条带进行抗剪加固的矩形截面梁剪切试验,加固梁中1根为纯... 详细信息

研发钢筋混凝土梁抗剪加固用U形纤维增强复材(FRP)条带的预应力系统,提出一种预应力U形条带端锚与黏贴并用(简称混锚)的抗剪加固方法。完成了1根未加固、7根采用U形碳纤维(CFRP)条带进行抗剪加固的矩形截面梁剪切试验,加固梁中1根为纯黏贴、6根为混锚预应力。结果表明:混锚预应力加固在抑制主斜裂缝开展、延缓箍筋屈服和提高箍筋塑性利用率等方面的表现均优于纯黏贴加固,能够防止FRP端部剥离并实现拉断破坏,大幅度提高纤维强度利用率,显著提高梁的抗剪承载力,最大提升率达92%。预应力和配纤率的大小对抗剪加固效果有较明显影响,其他条件相同时,预应力越大或配纤率越高,加固梁综合性能越好。建议了混锚预应力U形CFRP有效应变的计算公式,用于预测剪切破坏时CFRP的贡献和加固梁的承载能力,与试验结果符合良好,可供工程应用参考。

关键词：混锚自锁预应力 U形碳纤维条带抗剪加固混凝土梁

高强钢绞线网-聚合物砂浆抗剪加固梁刚度及裂缝分析

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土木工程学报 2011年第3期44卷 32-38页

作者：黄华刘伯权吴涛长安大学建筑工程学院陕西西安710061 长安大学旧桥检测与加固技术交通行业重点实验室陕西西安710064

对高强不锈钢绞线网-渗透性聚合物砂浆加固的9根矩形钢筋混凝土梁进行抗剪试验研究,分析加固方式、固定钢绞线网的螺栓数量、间距、二次受力等因素对加固构件刚度和裂缝的影响。研究结果表明:该加固工艺能够显著提高混凝土梁的刚度,延... 详细信息

对高强不锈钢绞线网-渗透性聚合物砂浆加固的9根矩形钢筋混凝土梁进行抗剪试验研究,分析加固方式、固定钢绞线网的螺栓数量、间距、二次受力等因素对加固构件刚度和裂缝的影响。研究结果表明:该加固工艺能够显著提高混凝土梁的刚度,延迟斜裂缝的出现,减小斜裂缝宽度;多而密的固定螺栓会对原梁刚度造成极大削弱;U形加固直接在梁顶产生层间裂缝而发展为加固层剥离,环包加固却在梁上下边缘处形成水平临界裂缝,而后发展为加固层剥离破坏;持载程度高的梁刚度提高幅度小,斜裂缝发展快,但修复破坏梁效果显著;在试验研究和理论分析基础上,提出考虑剪切变形的加固梁挠度计算公式和斜裂缝宽度计算公式。

关键词：高强钢绞线网聚合物砂浆抗剪加固刚度斜裂缝试验研究

自锚CFRP预应力控制及梁抗剪加固机理试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2016年第11期47卷 3873-3883页

作者：刘澍郑智卿李真周朝阳贺学军中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司广西南宁530023

采用自行开发的自锁锚具,进行17根钢筋混凝土T梁预应力碳纤维布抗剪加固试验以及碳纤维布预应力施加试验,探讨本锚固系统预应力损失以及纤维布应变与扭矩的关系以及不同加固方案下试件的抗剪承载力、挠度变化曲线、碳纤维布各条带的应... 详细信息

采用自行开发的自锁锚具,进行17根钢筋混凝土T梁预应力碳纤维布抗剪加固试验以及碳纤维布预应力施加试验,探讨本锚固系统预应力损失以及纤维布应变与扭矩的关系以及不同加固方案下试件的抗剪承载力、挠度变化曲线、碳纤维布各条带的应变分布,分析剪跨比、预载水平、预应力水平、混凝土强度等因素对构件受剪承载力的影响。研究结果表明:此锚固方法能够有效地为碳纤维布施加预应力,能够解决碳纤维布剥离破坏问题,大幅度提高加固梁开裂荷载和极限荷载;在一定范围内,受剪承载力与剪跨比和混凝土强度呈正相关关系;在建议预应力范围内,受剪承载力随着预应力水平的提高而提高,预应力的存在克服了预载对非预应力纤维布抗剪加固的不利影响。

关键词：自锁锚固预应力碳纤维布抗剪加固受剪承载力预应力损失

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆抗剪加固的试验研究

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建筑结构学报 2005年第2期26卷 10-17页

作者：聂建国蔡奇张天申王寒冰秦凯清华大学结构工程与振动教育部重点实验室北京100084

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆加固法是一种新型加固工艺,它具有耐火、耐腐蚀、耐老化的优点。本文对4根用该工艺加固的钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了受剪性能试验研究。试验结果表明,利用这种新型材料进行加固,梁的受剪承载力得... 详细信息

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆加固法是一种新型加固工艺,它具有耐火、耐腐蚀、耐老化的优点。本文对4根用该工艺加固的钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了受剪性能试验研究。试验结果表明,利用这种新型材料进行加固,梁的受剪承载力得到了显著提高,剪切刚度有一定程度的提高,同时加固措施对斜裂缝的发展有良好的约束作用。在试验研究的基础上,本文给出了利用这种方法进行加固的受剪承载力及剪切刚度的设计计算公式,并给出了最大斜裂缝宽度的计算方法,公式计算结果与试验结果吻合良好。

关键词：高强不锈钢试验研究渗透性抗剪加固砂浆聚合线网受剪承载力钢筋混凝土梁试验结果剪切刚度斜裂缝宽度加固工艺受剪性能新型材料约束作用加固措施计算公式计算方法计算结果加固法耐腐蚀耐老化耐火

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

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土木工程学报 2020年第9期53卷 68-76,84页

作者：周畅王文炜石劭阳东南大学江苏南京211189 珠海大横琴集团投资有限公司广东珠海519000

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型... 详细信息

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。

关键词：预应力 CFRP片材抗剪加固剥离破坏抗剪承载力