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预应力碳纤维布加固钢筋混凝土t形梁的试验研究

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工业建筑 2005年第8期35卷 7-12页

作者：叶列平庄江波曾攀周小蓉沙吾列提.拜开依杨勇新清华大学土木工程系北京100084 广州市中心区交通项目办公室广州510030 清大华学工程结构诊治中心北京100084

采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过7根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响。试验梁为7m跨度的大尺寸t形混凝土梁... 详细信息

采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过7根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响。试验梁为7m跨度的大尺寸t形混凝土梁和预应力混凝土梁。试验研究表明,采用预应力碳纤维布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,所研发的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程。

关键词：预应力碳纤维布混凝土t形梁挠度裂缝预应力张拉设备碳纤维布加固试验研究 t形梁钢筋混凝土

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土t形梁的试验研究

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工业建筑 2004年第Z1期34卷 94-101页

作者：叶列平庄江波沙吾列提.拜开依杨勇新清华大学土木工程系北京10084

本文采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过七根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响.试验梁为7m跨度的大尺寸t形混凝... 详细信息

本文采用自行研发的碳纤维布预应力张拉设备,模拟实际工程情况,通过七根预应力碳纤维布受弯加固梁的受力性能试验研究,比较分析了不同加固量、预应力度、配筋率、二次受力等因素对试验梁受力性能的影响.试验梁为7m跨度的大尺寸t形混凝土梁和预应力混凝土梁.试验研究表明,采用预应力碳纤维布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,所研发的预应力碳纤维布加固技术可用于实际工程.在试验研究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.

关键词：预应力碳纤维布混凝土t形梁挠度裂缝受弯承载力

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土t形梁试验研究

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工业建筑 2006年第12期36卷 86-89,95页

作者：张轲叶列平岳清瑞中外建华诚城市建设有限公司北京100085 清华大学土木系北京100084 中冶集团建筑研究总院北京100088

近年来,预应力碳纤维布加固混凝土梁技术以其碳纤维布强度利用程度高、能改变被加固梁正常使用阶段性能的显著优点成为粘贴类加固研究的一个热点。通过3根预应力碳纤维布加固钢筋混凝土t形梁的试验研究,对比分析了预应力碳纤维布、非预... 详细信息

近年来,预应力碳纤维布加固混凝土梁技术以其碳纤维布强度利用程度高、能改变被加固梁正常使用阶段性能的显著优点成为粘贴类加固研究的一个热点。通过3根预应力碳纤维布加固钢筋混凝土t形梁的试验研究,对比分析了预应力碳纤维布、非预应力碳纤维布加固梁和未加固混凝土梁的性能区别,试验结果进一步验证了预应力碳纤维布加固技术的显著优点。试验研究可为后续同类研究提供参考。

关键词：预应力碳纤维布加固混凝土t形梁

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预应力混凝土t形梁裂缝的成因分析及处理

铁道建筑 2005年第6期45卷 34-36页

作者：王玉田姜福香谭锡国岳渠德青岛建筑工程学院山东青岛266033 山东省平度市公路管理段山东平度26600

分析某预应力混凝土t形梁开裂的原因,介绍施工中所采取的补强处理措施,通过静载试验评价处理后梁的承载能力,提出冬季预制梁的防裂建议。

关键词：混凝土t形梁裂缝控制温差静载试验

考虑二次受力的内嵌FRP筋加固混凝土t形梁抗剪性能研究

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考虑二次受力的内嵌FRP筋加固混凝土T形梁抗剪性能研究

作者：孙闯沈阳建筑大学

学位级别：硕士

近年来,由于纤维复合材料(FRP)本身优良的力学性能和日渐成熟的生产工艺,使其成为土木工程结构加固领域所使用的新材料。而内嵌FRP加固方法较外贴FRP加固方法具有施工简单,耐腐蚀等优点,成为国内外学者和工程人员关注的焦点。现阶段,采... 详细信息

近年来,由于纤维复合材料(FRP)本身优良的力学性能和日渐成熟的生产工艺,使其成为土木工程结构加固领域所使用的新材料。而内嵌FRP加固方法较外贴FRP加固方法具有施工简单,耐腐蚀等优点,成为国内外学者和工程人员关注的焦点。现阶段,采用内嵌FRP筋加固混凝土结构的研究主要集中在抗弯性能和抗剪性能,侧重对直接加固梁进行性能分析,并未考虑二次受力的影响。本课题对考虑二次受力影响下的内嵌FRP筋加固混凝土 t形梁的抗剪性能进行了试验研究,期望对内嵌FRP加固技术的发展与应用提供参考价值。本文通过9根混凝土 t形梁,以初始荷载大小、卸载程度、FRP筋种类、锚固长度作为试验参数,进行了内嵌FRP筋加固混凝土梁抗剪性能试验,探讨了试验梁的破坏形式和受力过程,并分析了试验梁在试验加载过程中,斜裂缝的开展情况;对比分析不同影响因素下各试验梁的荷载-挠度曲线,以及箍筋、纵筋和FRP筋的荷载-应变曲线;试验结果表明:与对比梁比较,加固梁的斜裂缝开裂荷载、斜裂缝贯通荷载和极限荷载均有显著提升。所有的试验梁最终的破坏形式均为剪切破坏,但破坏特点各不同,随着初始荷载的增加,破坏特点由受压区压碎变为混凝土保护层劈裂,且极限承载力有下降趋势;而试验梁随着卸载程度增加,极限承载力和跨中位移增加,斜裂缝宽度减小,由此可知二次受力试验梁卸载加固,可以起到约束斜裂缝发展的作用;采用内嵌CFRP筋加固的试验梁极限承载力大于内嵌BFRP筋的试验梁,体现了 CFRP筋的抗拉强度高的特性;与无锚固加固的试验梁对比,具有FRP筋端部锚固处理的加固梁的极限承载力和变形能力均有所提高,随着锚固长度增加,试件的破坏特点由受压区翼缘混凝土压碎转变为支座处混凝土被压碎。且试验梁在受力过程中,加固区箍筋和FRP筋,分别在斜裂缝开裂和箍筋屈服时出现两次应力重分布现象。利用ABAQUS软件对试验梁进行了有限元模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模拟分析的可靠性;继而从FRP嵌入角度、间距、锚固形式和剪跨比等方面为参数的进行了深入模拟分析,研究各参数对抗剪性能加固效果的影响。模拟结果表明:内嵌角度、间距、锚固形式和剪跨比均是影响加固梁承载力的重要影响因素,梁的承载力随着嵌入角度、间距和剪跨比的减小而增加,同时,嵌入角度和剪跨比是改变试件破坏形式的重要因素。锚固加固可以改善梁的承载力和延性,其中“U”形FRP筋锚固形式的加固效果最佳。在试验研究和有限元分析的基础上,根据桁架—拱模型理论并结合内嵌FRP加固钢筋混凝土梁的抗剪机理,建立了二次受力下的内嵌FRP加固混凝土梁抗剪承载力计算公式。研究结果表明,理论计算值与试验值吻合良好。

关键词：二次受力内嵌式加固 FRP筋抗剪性能混凝土t形梁有限元分析

嵌入式FRP加固负载混凝土t形梁抗弯性能试验研究

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嵌入式FRP加固负载混凝土T形梁抗弯性能试验研究

作者：赵冰川东北大学

学位级别：硕士

近年来,研究人员提出了“表层嵌贴法”加固技术,即在混凝土构件需要加固部位的表面进行开槽,将FRP筋或FRP板条嵌入其中,利用粘结剂使FRP与构件紧密结合,达到提高混凝土构件抗弯或抗剪承载力的目的,这是一种很有发展前途的FRP加固方法。... 详细信息

近年来,研究人员提出了“表层嵌贴法”加固技术,即在混凝土构件需要加固部位的表面进行开槽,将FRP筋或FRP板条嵌入其中,利用粘结剂使FRP与构件紧密结合,达到提高混凝土构件抗弯或抗剪承载力的目的,这是一种很有发展前途的FRP加固方法。本文进行了5根CFRP板条嵌入式加固负载钢筋混凝土适筋t形梁的二次受力抗弯试验研究,综合考虑加固时原梁预加载水平及CFRP板条加固量对加固梁抗弯性能的影响。借鉴国内外已有FRP滞后应变及粘结性能研究成果的基础上,针对本次试验出现的CFRP板条与环氧树脂粘结剂之间的界面剥离破坏模式,推导出了嵌入式CFRP板条加固负载钢筋混凝土t形梁的抗弯承载力的计算公式,并与试验结果进行了对比,二者吻合较好。研究成果表明,采用CFRP板条进行嵌入式加固,可显著提高试验梁抗弯刚度、屈服承载力和极限承载力,极限承载力提高幅度为29.4%～64.7%。是否考虑CFRP的滞后应变对抗弯承载力结果影响不大。虽然考虑CFRP滞后应变求得的抗弯承载力设计值与试验值间的误差更小,但不考虑CFRP滞后应变和考虑CFRP滞后应变求得的极限抗弯承载力的误差仅为-2%～4%。在预加载水平低于屈服荷载的条件下进行适筋梁负载加固,预加载水平会影响加固梁的极限承载力。当加固量相同时,随着预加载水平的提高,抗弯承载力也提高。当预加载水平相同时,随着CFRP加固量的增加,加固梁的极限承载力也相应提高。

关键词：混凝土t形梁二次受力嵌入式FRP加固预加载抗弯承载力

表面内嵌FRP筋加固混凝土t形梁受弯性能研究

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表面内嵌FRP筋加固混凝土T形梁受弯性能研究

作者：刘新沈阳建筑大学

学位级别：硕士

目前我国城市当中混凝土危桥数量约占桥梁总数的14%,并且比例仍在逐年增加,人们的生活起居和安全受到影响,所以需对这些正在服役当中的危桥进行加固。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)是一种轻质、高强、耐腐蚀的新型材... 详细信息

目前我国城市当中混凝土危桥数量约占桥梁总数的14%,并且比例仍在逐年增加,人们的生活起居和安全受到影响,所以需对这些正在服役当中的危桥进行加固。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)是一种轻质、高强、耐腐蚀的新型材料,被广泛应用于混凝土结构的加固当中。表面内嵌FRP筋加固法是一种新型的加固方法,其是在需要加固的混凝土结构构件的表面(混凝土保护层厚度内)开槽,然后嵌入FRP筋,并用黏结剂(改性环氧树脂类胶体)进行黏结,提高构件承载力的一种加固方法。相比传统的加固方法,其具有施工简便、耐火、耐高温和耐久性好等优点。为此对采用表面内嵌FRP筋加固的混凝土t形梁进行试验研究,研究加固前后混凝土t形梁裂缝发展、破坏模式和受弯性能的变化规律,同时分析不同混凝土强度等级、钢筋配筋率、有无附加锚固、FRP筋表面特征、FRP筋直径和FRP筋类型这些参数影响下加固试件受弯性能的变化规律,最后根据规范以及试验的结果,给出修正后的表面内嵌FRP筋加固混凝土t形梁的受弯承载力计算公式。研究的主要内容如下：为对比研究混凝土t形梁加固前后的裂缝发展及破坏模式的变化规律,对10根加固试件和3根标准试件进行受弯静力试验。研究结果表明,加固试件裂缝数量多、间距小、宽度窄,且底部有树根状的45°斜向裂缝和纵向裂缝,同时发展速度有所延缓。附加锚固可以防止GFRP筋加固试件产生混凝土纵向剥离裂缝;光圆GFRP筋加固试件裂缝发展速度相对较快;随着GFRP筋直径的增加,裂缝数量逐渐增加,而间距与宽度逐渐减小;CFRP筋加固试件更易产生混凝土纵向剥离裂缝。有附加锚固的加固试件发生弯曲破坏,无附加锚固的加固试件发生混凝土剥离破坏。螺纹GFRP筋加固试件的破坏模式为弯曲破坏,光圆GFRP筋加固试件的破坏模式为FRP—胶体界面破坏。FRP筋直径不宜大于槽深及槽宽的1/2,否则易发生FRP—胶体界面破坏。CFRP筋加固试件更易发生混凝土剥离破坏。为对比研究混凝土t形梁加固前后的抗弯刚度、承载力、跨中位移、延性、跨中钢筋应变的变化规律,对试验结果进行了研究。研究结果表明,加固试件开裂阶段的抗弯刚度基本没有提高,屈服阶段和破坏阶段的抗弯刚度有所提高,并且破坏阶段提高的更为显著。加固试件的开裂荷载基本没有提高,屈服荷载提高15.32%-67.07%,极限荷载提高16.3%-76.17%,并且极限荷载提高的更为显著。加固试件开裂阶段的跨中位移基本没有减小,屈服阶段和破坏阶段的跨中位移有所减小,并且破坏阶段的跨中位移减小的更为显著。加固试件的延性有所降低。加固试件开裂阶段钢筋的应变基本没有得到限制,屈服阶段和破坏阶段钢筋的应变有所限制,并且对破坏阶段钢筋应变的限制更为显著。为研究混凝土强度等级、钢筋配筋率、附加锚固、FRP筋表面特征、FRP筋直径和FRP筋类型对加固试件的抗弯刚度、承载力、跨中位移、延性、跨中FRP筋应变和钢筋应变的影响规律,对10根加固试件的试验结果进行了研究。研究结果表明,混凝土强度等级对屈服荷载提高率和极限荷载提高率影响较为显著,对其它的基本没有影响。钢筋配筋率较大的加固试件的抗弯刚度、屈服荷载、极限荷载和跨中屈服位移较大,屈服荷载提高率、极限荷载提高率和延性较低,其它的基本没有差别。附加锚固主要在加固试件的破坏阶段起到重要作用,有附加锚固加固试件的跨中钢筋应变较小,其它的均较大。螺纹GFRP筋加固试件的抗弯刚度、极限荷载、极限荷载提高率、跨中FRP筋应变和FRP筋利用率较大,而跨中屈服位移、极限位移、延性和跨中钢筋应变较小,其它的基本没有差别。随着GFRP筋直径的增大,加固试件的抗弯刚度、极限荷载和极限荷载提高率逐渐增大,跨中钢筋应变逐渐减小,其它的基本没有差别;但当FRP筋直径过大时,虽然跨中屈服位移和极限位移较大,但跨中FRP筋应变和FRP筋利用率较低。CFRP筋加固试件的抗弯刚度、屈服荷载、屈服荷载提高率、极限荷载、极限荷载提高率较大,跨中极限位移、延性、跨中FRP筋应变和FRP筋利用率较小,其它的基本没有差别。为验证表面内嵌FRP筋加固混凝土t形梁的受弯承载力计算公式是否适用,首先根据《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2006中的表面粘贴FRP构件的受弯承载力计算公式,并且结合《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010中的t形截面构件的受弯承载力计算公式,给出了表面内嵌FRP筋加固混凝土t形梁受弯承载力计算公式。然后根据发生弯曲破坏的4根加固试件的承载力试验结果与理论公式计算结果的对比,通过二元线性回归的方法对计算公式中的折减系数Km进行了修正。最后经过修正以后的表面内嵌FRP筋加固混凝土t形梁的受弯承载力计算公式与试验结果值吻合较好。

关键词：混凝土t形梁加固 FRP筋受弯性能影响参数承载力计算

嵌入式FRP筋加固混凝土t形梁抗弯承载力分析

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嵌入式FRP筋加固混凝土T形梁抗弯承载力分析

作者：李晓瑾东北大学

学位级别：硕士

本文对4根钢筋混凝土t形梁进行了试验研究,其中对3根加固t形梁均进行了预裂,这是为了更好的接近梁的正常使用状态。主要考察了影响加固性能的两个重要因素,即FRP筋的表面特征和FRP筋的材料种类。研究内容包括：破坏模式、承载力、刚度... 详细信息

本文对4根钢筋混凝土t形梁进行了试验研究,其中对3根加固t形梁均进行了预裂,这是为了更好的接近梁的正常使用状态。主要考察了影响加固性能的两个重要因素,即FRP筋的表面特征和FRP筋的材料种类。研究内容包括：破坏模式、承载力、刚度、变形、裂缝分布、FRP筋应变、钢筋应变、以及粘结剪应力-滑移关系等。由于加固筋的表面特征等因素的不同,使得加固梁产生了不同的破坏模式。本文根据不同的破坏模式,分别利用粘结—滑移关系和筋端裂缝间距的关系,得出不同的加固梁极限承载力计算方法。结果表明：采用光圆FRP筋作为加固材料时,加固梁发生的是筋与胶层界面的剥离破坏,采用带肋FRP筋时,加固梁发生的是界面剥离破坏和／或保护层整体剥落破坏。加固筋的表面特征是影响加固梁粘结性能和极限承载力的重要因素。嵌入光圆筋加固梁的承载力提高程度在47%～53%;嵌入带肋筋加固梁的承载力提高程度在90%左右。当混凝土强度在53.7MPa时,带肋筋的粘结强度是光圆筋的2倍,而GFRP筋的粘结强度是CFRP筋的3倍。加固梁的FRP筋发生滑移之前,FRP筋的表面特征对刚度的提高程度影响不明显。钢筋屈服后,嵌入GFRP筋加固梁的刚度提高程度约为44.4%;嵌入CFRP筋加固梁的刚度提高程度约为88.9%。利用FRP筋对钢筋混凝土适筋梁进行嵌入式加固时,可能会发生加固梁保护层处混凝土的剥离破坏。在设计中,采用现行粘结破坏模式下的加固梁极限承载力计算方法进行加固计算是偏于安全的。试验结果还表明,试验梁的分析可以采用平截面假定。

关键词：混凝土t形梁表面嵌贴FRP加固粘结机理破坏模式分析极限承载力计算

开槽对嵌入式FRP加固混凝土t形梁抗弯性能的影响

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开槽对嵌入式FRP加固混凝土T形梁抗弯性能的影响

作者：杜世才东北大学

学位级别：硕士

本文对7根t形混凝土梁进行嵌入式加固,分别以槽的深度、槽的位置、粘结材料三个加固参数在预裂与否的情况下研究分析梁的承载力、破坏模式、刚度、CFRP筋应变变化、梁截面的应变分布及裂缝开展的变化。在国内外学者研究的基础上,分析了... 详细信息

本文对7根t形混凝土梁进行嵌入式加固,分别以槽的深度、槽的位置、粘结材料三个加固参数在预裂与否的情况下研究分析梁的承载力、破坏模式、刚度、CFRP筋应变变化、梁截面的应变分布及裂缝开展的变化。在国内外学者研究的基础上,分析了梁的破坏模式并给出了剥离破坏下梁的抗弯承载力的计算方法。研究表明,随着K(槽的深度与CFRP筋直径的比值)值的增大,梁的破坏形式由发生在纯弯段及加载点附近处的混凝土-胶层的剥离发展为只发生在加载点处的混凝土保护层的剥离,剥离的范围减小但是程度增大;随着K值的增加,梁的抗弯承载力增加,但是当K>2时,承载力的提高不再明显。随着a’e值的增大即槽的位置逐渐远离t梁腹板底的边缘,梁的破坏由只发生在加载点处腹板底外边缘混凝土保护层的剥离发展为加载点处整个混凝土保护层的剥离,剥离的程度增大,梁的极限承载力也增大。研究还表明,在K>2、预裂的情况下,环氧砂浆为粘结材料不能有效抑制加固梁裂缝的开展;在K>2、未预裂的情况下,不论环氧砂浆还是环氧树脂做粘结材料都能有效抑制加固梁裂缝的开展。虽然环氧砂浆为粘结材料的加固梁的极限承载力提高不如环氧树脂为粘结材料的加固梁的极限承载力的提高大,但是以其成本低、便于施工的特点使得粘结材料坏氧砂浆在加固工程中能够得到大面积的推广。本文在分析总结加固梁破坏机理的基础上,根据Delorenzis的局部粘结力-滑移曲线、“混凝土齿状模型”和莫尔强度理论,给出了剥离破坏下嵌入式CFRP筋加固t形梁抗弯承载力的计算方法,并与试验结果进行了对比,两者吻合较好。

关键词：混凝土t形梁表面嵌贴FRP加固粘结材料切槽参数破坏模式分析