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内嵌钢筋外包cfrp布复合加固中长圆形木柱轴压性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第9期 227-239页

作者：周长东苏宝强罗廷惜郑玉槟北京交通大学土木建筑工程学院

为了研究内嵌钢筋外包碳纤维布(carbon fiber reinforced polymer, cfrp)复合加固中长圆形木柱的轴压性能，完成了8根中长木柱的轴心受压试验，获取了中长木柱的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线，进而分析了内嵌钢筋数量、cfrp布包裹方式... 详细信息

为了研究内嵌钢筋外包碳纤维布(carbon fiber reinforced polymer, cfrp)复合加固中长圆形木柱的轴压性能，完成了8根中长木柱的轴心受压试验，获取了中长木柱的荷载-位移曲线及荷载-应变曲线，进而分析了内嵌钢筋数量、cfrp布包裹方式对中长木柱轴压性能的影响。研究结果表明：中长圆形木柱轴心受压时有压溃破坏和弯曲破坏两种形式，破坏位置均为初始缺陷较为集中的木节区域；嵌筋加固可以有效提升木柱的受弯性能，较未加固木柱，轴压承载力提高幅度为58.11%～100.68%,在荷载达到965 kN时，纵向应变减小范围为12.03%～28.89%、横向变形减小范围为20.72%～38.57%;包裹cfrp布加固木柱可以使木柱处于三向受压状态，轴压承载力提高65.19%,在荷载达到965 kN时，纵向应变与横向应变分别减小8.7%与67.02%;内嵌钢筋外包cfrp布复合加固木柱可以充分发挥cfrp布的约束作用和钢筋的承压作用，轴压承载力提升幅度为45.66%～121.03%,在荷载达到965 kN时，纵向应变减小范围为19.24%～28.49%,横向应变减小范围为34.05%～79.93%,延性最大可提高22.86%。基于复合加固理论，对试验数据进行拟合，进而提出了复合加固中长圆形木柱的轴压承载力计算公式，并将所得计算值与试验值对比，两者吻合较好，验证了计算公式的可靠性。

关键词：中长木柱内嵌钢筋 cfrp布复合加固轴压试验受力性能

cfrp布抗剪加固预加载RC梁的力学性能研究

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华东交通大学学报 2024年第3期41卷 37-44页

作者：黄志刚林俊黄卫国王海涛吴琼江西省交通工程集团有限公司江西南昌330038 江西省桥梁智能养护工程技术研究中心江西南昌330038 江西省公路工程检测中心江西南昌330013 河海大学土木与交通学院江苏南京210096

【目的】为了研究端部锚固方法和预加载对碳纤维复材(cfrp)加固钢筋混凝土(RC)梁抗剪性能的影响,【方法】进行了4根矩形RC梁的剪切试验,分析了失效模式、荷载-挠度曲线、特征荷载、箍筋和cfrp应变的发展,最后,采用既有的cfrp加固RC梁抗... 详细信息

【目的】为了研究端部锚固方法和预加载对碳纤维复材(cfrp)加固钢筋混凝土(RC)梁抗剪性能的影响,【方法】进行了4根矩形RC梁的剪切试验,分析了失效模式、荷载-挠度曲线、特征荷载、箍筋和cfrp应变的发展,最后,采用既有的cfrp加固RC梁抗剪承载力计算方法对文章试件的抗剪承载力进行了预测。【结果】试验结果表明,在可靠的端部锚固下,采用U形cfrp条带加固可以显著提升RC梁的抗剪性能;抗剪加固效果受cfrp条带的端部锚固方法影响很大,机械锚固显著优于cfrp布压条锚固,相比于未加固梁,采用机械锚固的加固梁抗剪承载力提高了约60%,而cfrp布压条锚固的抗剪承载力仅提高了9.8%;预加载虽然明显降低了加固梁的开裂荷载,但对抗剪承载力几乎没有影响。【结论】研究结果可为cfrp布抗剪加固RC梁的工程应用提供参考。

关键词： cfrp布抗剪加固锚固方法预加载钢筋混凝土梁

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cfrp布增强仿木柱轴压性能试验研究

贵州大学学报(自然科学版) 2024年

作者：秦宇鑫方强张华刚田鹏刚赵炳震贵州大学空间结构研究中心贵州省结构工程重点实验室陕西建工未来城市创新科技有限公司

为改善轴心受压仿木柱的力学性能,在其表面粘贴碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced composite,cfrp)予以增强。考虑cfrp粘贴层数和方式的影响,在两端简支状态下对4组仿木柱试件进行了单调轴心受压试验,以了解其受力过程及破坏... 详细信息

为改善轴心受压仿木柱的力学性能,在其表面粘贴碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced composite,cfrp)予以增强。考虑cfrp粘贴层数和方式的影响,在两端简支状态下对4组仿木柱试件进行了单调轴心受压试验,以了解其受力过程及破坏形态,得到了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线。结果表明:粘贴cfrp布可以有效约束轴心受压柱中仿木材料的横向变形;与未增强的仿木柱相比,能有效地提高仿木柱的承载能力和延性,且改善的效果随着cfrp布粘贴量的增加而更为有效;cfrp粘贴量越大,对仿木材料的约束效应越强,仿木柱试件的峰值应力和极限应变越高。

关键词：复合材料仿木柱 cfrp布破坏形态轴压性能

cfrp布加固方案对RC梁剪切性能及尺寸效应影响分析

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工程力学 2022年第12期39卷 31-40页

作者：金浏张江兴李冬杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

采用同时考虑混凝土材料非均质性、钢筋与混凝土之间的相互作用以及cfrp布与混凝土之间的相互作用影响的三维细观数值模拟方法,建立了cfrp布加固RC梁剪切破坏力学分析模型。在验证了细观数值方法合理性的基础上,设计并建立了12根cfrp布... 详细信息

采用同时考虑混凝土材料非均质性、钢筋与混凝土之间的相互作用以及cfrp布与混凝土之间的相互作用影响的三维细观数值模拟方法,建立了cfrp布加固RC梁剪切破坏力学分析模型。在验证了细观数值方法合理性的基础上,设计并建立了12根cfrp布加固RC梁细观模型,探究相同cfrp配纤率(用布量)前提下,不同cfrp布加固方案对单调荷载作用下RC梁的剪切性能及尺寸效应的影响。结果表明:cfrp布应变分布与裂缝位置紧密相关,越靠近裂缝位置的cfrp布应变越大,提供的抗剪贡献越多;在cfrp配纤率一致的前提下,cfrp布宽度大厚度小的加固方案优于cfrp布厚度大宽度小的加固方案;cfrp布U型加固RC梁剪切强度存在尺寸效应现象,但相同cfrp配纤率下,不同cfrp布加固方案对名义抗剪强度尺寸效应的影响较小,可以忽略。

关键词：钢筋混凝土(RC)梁 cfrp布加固方案剪切性能尺寸效应

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考虑cfrp布剥离的无腹筋RC梁剪切尺寸效应分析

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建筑结构学报 2023年第10期44卷 156-168页

作者：金浏张江兴李冬杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

为分析考虑cfrp布剥离的无腹筋RC梁剪切尺寸效应,建立了考虑混凝土材料非均质性、钢筋与混凝土间的黏结性能以及cfrp布与混凝土相互作用关系的cfrp加固无腹筋钢筋混凝土(RC)梁三维细观数值分析模型。在验证细观数值分析模型合理性的基础... 详细信息

为分析考虑cfrp布剥离的无腹筋RC梁剪切尺寸效应,建立了考虑混凝土材料非均质性、钢筋与混凝土间的黏结性能以及cfrp布与混凝土相互作用关系的cfrp加固无腹筋钢筋混凝土(RC)梁三维细观数值分析模型。在验证细观数值分析模型合理性的基础上,设计并建立28根cfrp布加固RC梁模型,分析不同配纤率(0.0555%、0.1110%和0.2220%)和不同截面尺寸(80 mm×200 mm、160 mm×400 mm、240 mm×600 mm和320 mm×800 mm)情况下,cfrp布剥离对RC梁剪切破坏及其尺寸效应的影响。分析结果表明:考虑cfrp布剥离能够真实反映cfrp布与混凝土非可靠黏结状态下RC梁的实际剪切性能;梁名义抗剪强度随截面尺寸增大而降低,均表现出明显的尺寸效应现象。当加固梁截面高度从200 mm增加到800 mm时,3组配纤率对应的考虑剥离的RC梁的名义抗剪强度分别下降了26.5%、17.8%和13.1%,而未考虑剥离的RC梁的名义抗剪强度分别下降了20.6%、13.0%和8.1%。考虑cfrp布剥离时,cfrp布对RC梁剪切尺寸效应削弱效果不显著。依据数值分析结果,提出了考虑cfrp布剥离的cfrp加固无腹筋RC梁抗剪强度尺寸效应律。考虑cfrp布剥离得到的理论值与试验值吻合较好,验证了扩展尺寸效应律的合理性和准确性,在实际模拟中应考虑cfrp布的剥离。

关键词： RC梁 cfrp布剥离尺寸效应剪切性能

cfrp布约束装配式钢筋混凝土柱抗压性能有限元分析

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CFRP布约束装配式钢筋混凝土柱抗压性能有限元分析

作者：吕媛媛西京学院

学位级别：硕士

我国正在大力推动城市更新进程,装配式钢筋混凝土柱是装配式混凝土结构的重要组成部分,其在设计基准期内,易出现力学性能和变形性能的退化,影响结构的正常使用。传统结构的改造加固方法不符合绿色可持续发展的要求,而碳纤维布(Carbon Fi... 详细信息

我国正在大力推动城市更新进程,装配式钢筋混凝土柱是装配式混凝土结构的重要组成部分,其在设计基准期内,易出现力学性能和变形性能的退化,影响结构的正常使用。传统结构的改造加固方法不符合绿色可持续发展的要求,而碳纤维布(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称cfrp)因具有强度高、质量轻、施工简单、耐久性好、抗疲劳性能优良等特点,被广泛应用在混凝土结构的改造加固过程中。因此,为了研究装配式混凝土柱的力学性能及cfrp布对装配式混凝土柱的约束效果,本文利用ABAQUS有限元分析软件分析了装配式混凝土柱损伤,cfrp布布置方式及材料强度等级等因素对装配式混凝土柱受压力学性能的影响。主要研究内容和成果如下:1.基于cfrp布约束装配式混凝土柱抗压性能试验研究,利用ABAQUS软件,在模型及单元的选取、材料属性及本构关系的确定、模型的建立与求解、材料之间相互作用等方面对如何模拟该试验进行了详细分析,并采用混凝土塑性损伤模型建立柱的有限元分析模型。结合有限元模型结果,参照相关试验数据,本文对比分析了构件的破坏形态、极限承载力及荷载-位移曲线,结果表明:模拟结果与试验结果吻合度较好,验证了有限元模型的准确性。2.研究了cfrp布层数对装配式混凝土柱受压性能的影响规律,结果表明:随着cfrp布层数的增加,大小偏心受压试件的极限承载力不会随着层数的增加而线性提升,相对提升率会逐渐减小;结合模拟结果分析,存在最佳粘贴层数,建议采用2-3层作为cfrp布的理想粘贴层数。3.分析了cfrp布条带宽度及净间距对装配式混凝土柱受压性能的影响规律,结果表明:在条幅宽度相同时,装配柱的极限承载能力随着净间距的减小而增加;在净间距相同时,随着条幅宽度的减小,构件的裂缝数量多而且宽度较小,装配柱的极限承载能力逐渐降低。4.探究了混凝土强度等级对cfrp约束装配式混凝土柱受压性能的影响规律,结果表明:核心混凝土强度等级不变时,试件极限承载力随着预制模板混凝土强度等级的提高而增大;预制模板混凝土强度等级不变时,试件极限承载力随着核心混凝土强度等级的提高而增大;相较于提高预制模板混凝土等级,核心混凝土强度等级的提高对试件极限承载能力的提升作用更加明显。5.研究了cfrp布加固不同损伤程度的装配式混凝土柱受压性能的影响规律,结果表明:构件受损程度轻时,利用cfrp布加固对装配柱的极限承载能力提升大,损伤程度越重,其极限承载力提高幅度越小,但延性有一定改善。

关键词：装配式钢筋混凝土柱 cfrp布抗压性能有限元分析

cfrp布加固混凝土梁板防火涂料层厚度取值

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哈尔滨工业大学学报 2008年第12期40卷 1868-1873页

作者：王英孙超郑文忠哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

为改善cfrp布加固混凝土梁板的抗火性能,选用厚涂型防火涂料作为cfrp布加固混凝土梁板的防火保护层的措施.以常温下正截面抗力标准值与频遇组合效应标准值的比值K、常温加固后抗力提高幅度β和防火涂料层厚度c0为参数,通过ANSYS有限元... 详细信息

为改善cfrp布加固混凝土梁板的抗火性能,选用厚涂型防火涂料作为cfrp布加固混凝土梁板的防火保护层的措施.以常温下正截面抗力标准值与频遇组合效应标准值的比值K、常温加固后抗力提高幅度β和防火涂料层厚度c0为参数,通过ANSYS有限元程序和matlab程序对火灾下cfrp布加固的混凝土梁板进行了大量的计算.提出了考虑K、β和耐火极限tu要求的cfrp布加固混凝土梁板厚涂防火涂料层厚度c0的取值建议.

关键词： cfrp布加固梁板防火涂料厚度

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cfrp布包镶加固底部糟朽木柱轴压试验

湖南大学学报（自然科学版） 2016年第3期43卷 120-126页

作者：周乾闫维明慕晨曦杨慧故宫博物院北京100009 北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

为探讨适用于糟朽柱根的有效加固方法,提出了采取cfrp布代替铁箍来包镶加固古建木柱柱根的方法.制作了6个模型,其中部分模型考虑柱根糟朽,并采用cfrp布进行包镶加固.采取静力加载试验方法,研究了cfrp布包镶加固前后木柱的轴压受力性能.... 详细信息

为探讨适用于糟朽柱根的有效加固方法,提出了采取cfrp布代替铁箍来包镶加固古建木柱柱根的方法.制作了6个模型,其中部分模型考虑柱根糟朽,并采用cfrp布进行包镶加固.采取静力加载试验方法,研究了cfrp布包镶加固前后木柱的轴压受力性能.基于试验结果,获得了木柱的力-变形曲线、力-应变曲线、极限承载力及延性性能,讨论了cfrp布包镶层数对加固效果的影响.结果表明,采用cfrp布包镶加固柱根后,木柱极限承载力可恢复81.4%~92.4%左右,延性性能恢复87.3%~95.8%左右,水平及竖向峰值压应变均有不同程度提高.当cfrp布包镶层数为3层时,木柱柱根加固效果最明显,但加固后的木柱承载性能略低于完好木柱.

关键词：木柱柱根包镶加固 cfrp布轴心受压试验

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cfrp布加固预裂钢骨混凝土梁的试验研究

工程力学 2011年第12期28卷 146-152页

作者：哈娜王连广霍君华沈阳化工大学经济管理学院辽宁沈阳110142 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110004

通过6根(预应力)cfrp布加固预裂钢骨混凝土梁的试验,研究了其受力机理和破坏模式,给出了承载力的计算公式。试验结果表明,一层和二层cfrp布、一层预应力cfrp布、二层分别为预应力和普通cfrp布以及对预裂程度较大梁加固后的开裂荷载分别... 详细信息

通过6根(预应力)cfrp布加固预裂钢骨混凝土梁的试验,研究了其受力机理和破坏模式,给出了承载力的计算公式。试验结果表明,一层和二层cfrp布、一层预应力cfrp布、二层分别为预应力和普通cfrp布以及对预裂程度较大梁加固后的开裂荷载分别提高了27.3%、54.5%、90.9%、100%和9.09%,相应的极限荷载分别提高了16.2%、27%、28.8%、35.1%和14.4%;普通钢骨混凝土梁的荷载-变形曲线呈现三直线特征,加固后的梁则呈现二直线特征,cfrp布加固后梁的裂缝宽度和间距减小,但是裂缝的数量却增多;承载力计算理论公式与试验结果吻合良好。

关键词： cfrp布预应力预裂钢骨混凝土梁试验研究承载力计算