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内嵌cfrp板条加固超载损伤钢筋混凝土梁试验研究

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东北大学学报（自然科学版） 2018年第6期39卷 907-912页

作者：杨佳王连广东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 沈阳大学建筑工程学院辽宁沈阳110044

为研究超载情况下内嵌cfrp板条加固损伤混凝土梁的抗弯性能,进行了5根钢筋混凝土梁的抗弯试验,模拟了超载损伤状态,研究了加固梁的破坏形态、承载能力和刚度,分析了超载重复次数和超载幅值对加固梁抗弯性能的影响.试验结果表明:内嵌CFR... 详细信息

为研究超载情况下内嵌cfrp板条加固损伤混凝土梁的抗弯性能,进行了5根钢筋混凝土梁的抗弯试验,模拟了超载损伤状态,研究了加固梁的破坏形态、承载能力和刚度,分析了超载重复次数和超载幅值对加固梁抗弯性能的影响.试验结果表明:内嵌cfrp板条加固损伤混凝土梁可以提高梁的承载能力,提高幅度在16%~27%.超载重复次数和超载幅值影响加固梁的屈服荷载、极限荷载和刚度,屈服荷载和极限荷载随着超载重复次数和超载幅值增加而降低,刚度随超载重复次数的增加而减小.建立了承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.

关键词： cfrp板条加固钢筋混凝土超载承载力

内嵌cfrp板条加固钢筋混凝土梁的抗火性能试验研究

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建筑结构学报 2017年第12期38卷 97-104页

作者：余江滔田力康徐延宁刘媛陆洲导同济大学结构工程与防灾研究所上海200092

采用外贴碳纤维增强复合材料(cfrp)加固的钢筋混凝土结构,由于cfrp的高温力学性能较差,使得加固后的钢筋混凝土结构存在耐火性能不足的问题。相比而言,将cfrp板条嵌入被加固构件的混凝土保护层之中的嵌入式加固方法,由于外覆混凝土层的... 详细信息

采用外贴碳纤维增强复合材料(cfrp)加固的钢筋混凝土结构,由于cfrp的高温力学性能较差,使得加固后的钢筋混凝土结构存在耐火性能不足的问题。相比而言,将cfrp板条嵌入被加固构件的混凝土保护层之中的嵌入式加固方法,由于外覆混凝土层的保护,cfrp板条的黏结材料可以免受外部恶劣环境、碰撞和火灾的影响,使得加固钢筋混凝土结构在理论上具有更好的抗火性能。为了深入了解内嵌cfrp板条的加固梁在高温下的力学性能,进行了9根内嵌cfrp板条加固梁和2根外贴cfrp布加固及1根未加固的对比梁的高温性能试验,通过ISO 834标准升温试验,研究了4个主要因素,即加固方法(嵌入式/外贴式)、防火保温模式(楔入/单面/三面)、防火材料(超薄型防火涂料/厚型防火涂料)和黏结剂的种类(环氧树脂/氯氧镁水泥)对梁的高温性能的影响。试验结果表明,采用适当的防火保护并选择有效的黏结材料,内嵌cfrp加固钢筋混凝土梁可以达到规范要求的耐火极限。

关键词：钢筋混凝土梁 cfrp板条内嵌法加固耐火极限防火保护

竖嵌cfrp板条层板增强的胶合木梁受弯性能研究

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建筑结构学报 2014年第11期35卷 151-157页

作者：陆伟东刘伟庆耿启凡杨会峰岳孔南京工业大学土木工程学院江苏南京210009

提出一种新型的竖嵌cfrp板条层板增强的胶合木梁,对其进行受弯性能试验研究。试件包括3根普通胶合木梁、12根竖嵌cfrp板条层板增强的胶合木梁及3根横嵌cfrp板增强的胶合木梁。研究了其不同的破坏形态,破坏机理及受弯性能等,按不同的配... 详细信息

提出一种新型的竖嵌cfrp板条层板增强的胶合木梁,对其进行受弯性能试验研究。试件包括3根普通胶合木梁、12根竖嵌cfrp板条层板增强的胶合木梁及3根横嵌cfrp板增强的胶合木梁。研究了其不同的破坏形态,破坏机理及受弯性能等,按不同的配筋率、不同的配筋截面形式及不同cfrp板增强方式等影响因素对试件的受弯承载力、刚度、延性等结构性能进行分析比较。试验结果表明,相比普通胶合木梁,增强后试件受弯承载力提高了34.2%~52.3%,刚度提高了8%~28.5%,增强后试件破坏形式由脆性受拉破坏转变为塑性受压破坏;对比传统横嵌cfrp板增强方式,竖嵌cfrp板条层板增强的胶合木梁的受弯承载力及极限变形均有明显提高。结合力学模型提出了三种破坏形态的受弯承载力计算公式,并与实际试验结果进行对比,理论计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：层板胶合木梁 cfrp板条竖嵌静载试验受弯性能

内嵌cfrp板条加固混凝土梁的抗弯性能试验研究

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土木工程学报 2008年第12期41卷 14-20页

作者：贺学军周朝阳徐玲中南大学湖南长沙410075

通过6根足尺混凝土梁的抗弯加固试验,对内嵌cfrp板条加固梁的破坏过程、受力性能、截面应变分布和挠度变形规律进行了研究。试验结果表明,内嵌cfrp板条加固梁跨中截面应变分布和挠度变形规律与外贴cfrp加固梁相似,但内嵌加固能有效避免... 详细信息

通过6根足尺混凝土梁的抗弯加固试验,对内嵌cfrp板条加固梁的破坏过程、受力性能、截面应变分布和挠度变形规律进行了研究。试验结果表明,内嵌cfrp板条加固梁跨中截面应变分布和挠度变形规律与外贴cfrp加固梁相似,但内嵌加固能有效避免板条的剥离破坏,其抗弯加固性能优于相应的外贴加固梁;预载加固将会降低内嵌板条的加固效果。基于混凝土结构加固理论,并考虑预加荷载的影响,对内嵌cfrp板条加固梁3种弯曲破坏形态(钢筋屈服前混凝土压碎、钢筋屈服后混凝土压碎和钢筋屈服后FRP拉断)下的抗弯承载力进行理论分析,并建立开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩的计算公式,其计算结果与作者及国内外已有的试验实测值吻合较好,可用于实际工程加固设计。

关键词：内嵌 cfrp板条加固抗弯性能

表层嵌贴预应力cfrp板条加固钢筋混凝土梁的应力传递行为

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土木建筑与环境工程 2017年第1期39卷 68-76页

作者：苏鹏李恒丑佳璇彭晖长沙理工大学土木与建筑学院长沙410114 长沙理工大学南方地区桥梁长期性能提升技术国家地方联合工程实验室长沙410114

表层嵌贴预应力FRP板条加固钢筋混凝土结构技术可充分发挥FRP材料强度,且不需设置永久锚具,具有较大的潜力。以试验得到的嵌贴FRP混凝土粘结滑移关系为基础,建立了嵌贴预应力cfrp板条与混凝土的粘结应力微分方程,并根据边界条件推导了... 详细信息

表层嵌贴预应力FRP板条加固钢筋混凝土结构技术可充分发挥FRP材料强度,且不需设置永久锚具,具有较大的潜力。以试验得到的嵌贴FRP混凝土粘结滑移关系为基础,建立了嵌贴预应力cfrp板条与混凝土的粘结应力微分方程,并根据边界条件推导了方程的解析解,得到了嵌贴预应力cfrp板条放张后界面粘结应力、cfrp拉伸应力的分析模型。与试验结果的比较表明,该模型得出的界面粘结应力及cfrp拉伸应力与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑放张后cfrp混凝土界面不出现剥离的条件,分析了粘结界面能抵抗的最大容许预应力。

关键词：表层嵌贴 cfrp板条预应力粘结滑移关系应力传递

cfrp板条嵌入式加固RC框架节点抗震设计方法研究

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CFRP板条嵌入式加固RC框架节点抗震设计方法研究

作者：祁尚远上海应用技术大学

学位级别：硕士

钢筋混凝土(RC)框架结构是工业与民用建筑中最常见的建筑结构形式之一。在水平地震作用下,节点区受力复杂,属于结构薄弱部位。按早期规范进行设计的RC框架节点存在核心区箍筋配置不足等缺陷,不满足现行抗震规范设计要求,在地震中易发生... 详细信息

钢筋混凝土(RC)框架结构是工业与民用建筑中最常见的建筑结构形式之一。在水平地震作用下,节点区受力复杂,属于结构薄弱部位。按早期规范进行设计的RC框架节点存在核心区箍筋配置不足等缺陷,不满足现行抗震规范设计要求,在地震中易发生倒塌破坏,因此,对其进行抗震加固具有重要的现实意义。纤维增强复合材料(FRP)以其轻质高强、耐久性好的优点广泛应用于结构加固中,但也存在亟待解决的问题。鉴于常用粘贴和环包FRP加固RC框架节点的方法存在FRP易剥离、梁铰靠近柱面以及空间框架节点核心区不能直接加固等问题,本文基于塑性铰外移理论进行了碳纤维复合材料(cfrp)板条嵌入式(Near-Surface Mounted,简称NSM)加固RC节点抗震性能研究。主要研究内容及成果如下:(1)在课题组已有试验成果基础上,以板条间距、是否带垂交梁为主要参数,补充节点试件的试验研究,关注破坏模式、延性、耗能、刚度退化等性能指标,同时关注梁纵筋和cfrp板条应变分布及发展情况。试验结果表明,cfrp板条嵌入式加固RC框架节点能有效提高节点承载力;通过合理的板条参数设计可以使得节点由核心区剪切破坏转为梁铰受弯破坏,并成功从柱边转移。(2)利用ABAQUS有限元软件建立节点试件的非线性有限元模型,并通过试验数据进行校正。同时,鉴于试验参数数量及其变化范围的局限性,利用校验的有限元模型进行变参数下数值模拟,研究板条面积、板条间距、延伸长度及混凝土强度等主要节点设计参数对NSM cfrp加固RC框架节点的抗震性能的影响。结果表明,节点试件承载力随着板条面积、混凝土强度的提高而增大,随板条间距增大而减小。(3)基于混凝土规范节点受剪承载力公式,以“等同箍筋”的设计理念,提出了cfrp板条抗剪贡献计算方法,并引入影响系数β考虑cfrp板条的有效应变的变化,提高了公式计算精度。在此基础上,最终提出了NSM cfrp加固RC框架节点的抗震设计方法,可为工程应用提供依据。

关键词：钢筋混凝土框架节点 cfrp板条嵌入式非线性有限元

cfrp板条嵌入式加固RC框架节点抗震性能研究

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CFRP板条嵌入式加固RC框架节点抗震性能研究

作者：陈明珠上海应用技术大学

学位级别：硕士

钢筋混凝土(RC)框架结构是工业与民用建筑工程中最常用的结构形式之一,提高其抗震能力,对有效减轻震害具有重要的现实意义。按早期规范设计的RC框架节点往往不能满足现行抗震规范的要求,如存在节点核心区箍筋配置不足等问题,有悖于“强... 详细信息

钢筋混凝土(RC)框架结构是工业与民用建筑工程中最常用的结构形式之一,提高其抗震能力,对有效减轻震害具有重要的现实意义。按早期规范设计的RC框架节点往往不能满足现行抗震规范的要求,如存在节点核心区箍筋配置不足等问题,有悖于“强节点弱构件”的抗震概念设计原则,在地震中往往发生剪切破坏甚而导致建筑的倒塌。对于RC节点的抗震加固,已有大量的试验研究和工程实践,常用的加固方法主要有混凝土加大截面、粘贴钢板、外包型钢、高强钢绞线网-聚合物砂浆和粘贴纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic, FRP)等。与其它方法相比较,FRP具有高效高强、耐久性好、易施工等优点,然而外贴FRP加固RC框架节点存在着FRP易剥离、梁铰靠近柱面等缺陷。基于此,本文提出了基于塑性铰外移的碳纤维(cfrp)板条嵌入式(Near-surface-mounted,简称NSM)加固RC节点的加固方法,并通过拟静力试验进行了验证,并在分析cfrp板条应变分布和发展规律的基础上,提出一种NSM cfrp板条加固RC节点的抗剪强度计算方法,为其工程设计和应用提供理论依据。本文主要工作及研究成果如下:1.设计并制作了 4个十字形RC框架节点,其中1个按现行规范要求设计的抗震节点,3个为核心区未配箍筋的空节点。结合转移塑性铰的抗震理念及NSM加固方法,以cfrp板条面积、加固间距为主要参数,对其中2个空节点进行加固。对试件节点进行低周反复荷载下的抗震试验研究,深入对比分析了破坏模式、耗能、延性及强度、刚度退化等主要性能指标,以及cfrp板条应变分布及发展情况。2.试验结果表明,采用cfrp板条嵌入式加固能够提高节点承载力,改善构件的延性,阻滞构件刚度退化,合理的布置cfrp板条间距甚至能够使其破坏模式由节点核心区剪切破坏转为远离柱面的梁铰破坏。3.鉴于NSM cfrp板条加固RC节点抗剪强度的理论研究不足,根据水平地震作用下节点核心区处于双向拉压应力状态这一受力特征,基于混凝土双向拉压强度准则,提出了一个cfrp板条NSM加固RC节点的抗剪强度计算方法,简便实用且精度高。

关键词：钢筋混凝土节点 cfrp板条嵌入式加固塑性铰外移抗剪强度

内嵌加固时cfrp板条与混凝土粘结性能的研究

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内嵌加固时CFRP板条与混凝土粘结性能的研究

作者：李蓓中南大学

学位级别：硕士

表层嵌入式(NSM，简称内嵌)加固法是纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构的一种新的应用形式。它不仅保留了外贴加固法的优点，还具有更好的粘结、抗碾压和耐火性能，因而可以更充分利用FRP材料的高强度，更有效地用于桥面板等负弯矩... 详细信息

表层嵌入式(NSM，简称内嵌)加固法是纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构的一种新的应用形式。它不仅保留了外贴加固法的优点，还具有更好的粘结、抗碾压和耐火性能，因而可以更充分利用FRP材料的高强度，更有效地用于桥面板等负弯矩区域加固。近年来，内嵌加固法在国外的研究与应用逐渐增多，但在我国还只是处于起步阶段。本文对内嵌cfrp板条加固混凝土结构时界面粘结性能进行了试验研究和理论分析，具体研究内容如下：本文进行了内嵌加固时cfrp板条与混凝土界面粘结性能的试验研究。详细描述了内嵌cfrp板条混凝土C型试件的拉拔试验过程及试验结果，总结了四种典型的破坏形式。根据试验结果总结分析了粘结长度、开槽尺寸、粘结材料类型和混凝土强度等级对其粘结性能的影响。本文分析研究了内嵌cfrp板条加固混凝土结构时，其界面粘结滑移本构关系中的两个特征值即粘结强度τ和与之相对应的滑移值S的计算方法。建立了粘结材料为环氧树脂和环氧砂浆的试件破坏界面的两段式粘结-滑移本构关系。根据本文的粘结-滑移本构关系，利用ANSYS通用程序对试件进行了非线性有限元分析，以模拟拉拔试验的全过程，分析结果与试验结果吻合较好。

关键词：嵌入式 cfrp板条加固拉拔试验本构关系有限元分析

采用cfrp板条防止钢筋混凝土框架连续倒塌试验研究

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采用CFRP板条防止钢筋混凝土框架连续倒塌试验研究

作者：杨娇湖南大学

学位级别：硕士

在实际工程中，建筑结构的安全性是结构设计的首要问题，由于结构设计的不合理，可能会造成连续性倒塌事件的发生，严重的威胁到人民的生命财产安全。如何有效地保证各类建筑物及构件在遭受偶然荷载作用下仍然正常工作已经成为各国工程... 详细信息

在实际工程中，建筑结构的安全性是结构设计的首要问题，由于结构设计的不合理，可能会造成连续性倒塌事件的发生，严重的威胁到人民的生命财产安全。如何有效地保证各类建筑物及构件在遭受偶然荷载作用下仍然正常工作已经成为各国工程技术人员的一项重要而现实的课题。近年来，纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP）被广泛地应用于混凝土结构及其他结构加固中。FRP材料以其轻质高强、耐腐蚀、施工便捷等优点，在世界各地对基础设施加固、修复和改造等方面被迅速的应用发展。本文通过将cfrp板材（即碳纤维板材）锚固于钢筋混凝土框架中，进行防止钢筋混凝土框架连续倒塌试验验研究。在试验中用素混凝土快代替需拆除的柱，并以氢气炮冲击作用拆除边柱。框架边柱失效后，原框架所承受的作用力通过框架梁和cfrp板条传递到四周的柱，整体结构并未发生倒塌破坏。通过将试验结果与D跨试验结果进行对比，表明在边柱突然失效时，cfrp板条能够较好的缓冲由于柱突然失效产生的瞬时冲击荷载，使得结构能在非常短的时间内达到另外一个平衡状态，对提高结构抗连续倒塌性能具有重要作用。本文利用SAP2000有限元分析软件建立了该钢筋混凝土框架结构三维有限元模型并且进行模拟分析，并将有限元分析结果与试验结果进行了对比分析。分析结果表明，A2柱失效后在线弹性阶段，A3柱失效后有局部出现塑性铰现象，总体上两者能够较好的吻合。综合上述试验和有限元分析结果可知，采用cfrp板条加固的框架具有良好的抗连续倒塌性能。cfrp板条有效地延缓了框架构件塑性铰的产生，cfrp板条能够显著地协助框架抵抗连续倒塌。

关键词：钢筋混凝土框架连续倒塌倒塌试验 cfrp板条缓冲作用有限元分析