顾向阳[1]2007年在《碳纤维加固混凝土柱在低周水平反复荷载作用下抗剪性能研究》文中进行了进一步梳理有些建筑结构由于设计失误、老化、材料质量缺陷、地震灾害等诸多因素的影响,其功能已不能满足安全、适用、耐久性能的要求。如何充分利用现有结构,使其发挥正常功能,达到经济节约的目的成为目前工程界研究的热点。工程实践表明,在分析研究的基础上对现有不满足功能要求的结构进行针对性加固是解决这一问题的有效途径。目前结构的加固有许多种方法。碳纤维布包裹加固混凝土结构技术近些年在国内外迅速发展,它具有轻质高强、耐腐蚀耐疲劳、施工便捷、不增加加固构件的自重和尺寸等优点,已成为国际混凝土加固技术中的热点。本文对碳纤维布横向包裹加固混凝土柱在低周水平荷载作用下的受力性能进行试验研究。主要开展了以下几方面的工作。1、在考虑碳纤维布的粘贴量、粘贴方式、剪跨比及轴压比等参数的影响,制作两组共12个试件。2、对试验的过程及其破坏形式进行描述。试件的破坏形态主要有剪切破坏、弯剪破坏及弯曲破坏,对导致构件的破坏原因进行分析。3、对试验的数据进行分析处理。绘制荷载-位移滞回曲线,骨架曲线,荷载-应变曲线。分析这些曲线在不同参数影响下的变化规律。随着碳纤维布量的增加,柱的滞回曲线面积增大,曲线由对比试件的捏拢而变得饱满。加固柱子的抗剪承载能力得到提高,柱子的延性性能得到改善。随着轴压比的增大,柱子的抗剪能力增大;随着剪跨比的增大,柱子的抗剪承载力降低。4、分析碳纤维布横向包裹加固混凝土柱抗剪的受力机理。在确定材料本构关系模型的基础上,基于桁架模型推导加固柱抗剪承载力计算公式。与试验数据对比,公式计算结果偏于安全。
王树森[2]2005年在《碳纤维加固钢筋混凝土桥梁复合结构的力学行为分析》文中研究指明碳纤维加固钢筋混凝土桥梁是一项新型的结构加固技术,该项加固技术蕴涵着力学、化学、材料科学等多个学科的理论与方法。此项加固技术主要是将碳纤维这种高性能材料应用于土木工程领域,利用树脂类材料把碳纤维材料粘贴在混凝土结构的表面上,形成复合结构体,通过碳纤维材料与原混凝土结构的协同工作来达到对结构构件加固补强及改善力学性能的目的。此法具有巨大的社会效益和经济效益,必将具有广阔的应用前景。本论文主要结合交通部科技项目(2003353322100)——<<寒冷地区碳纤维复合材料加固修补钢筋混凝土桥梁的理论与试验研究>>的相关内容,依次进行了如下几个方面的理论与实验方面的研究工作:1、通过混凝土拉伸试验,去考察胶层部分的粘贴强度,研究了胶层部分的耐低温情况以及抗疲劳性能,为后一步的研究奠定了基础。2、从理论上分析了碳纤维加固混凝土梁的抗弯性能,并提出了预应力碳纤维的层合板理论。3、进行了6片试验梁的抗弯试验研究。通过试验,研究了碳纤维加固后的梁的变形规律及失效形式,以及不同粘贴方式对加固效果的影响。4、建立了一个科学的叁维非线性有限元数值模型,完成了相应的数值分析工作。并且有限元数值模型的建立,使这种复合结构的分析和计算工作变得更完善。5、综合了以上的研究工作,有针对性地选取了洮白一号桥,完成了实桥加固工作。通过加固后的检测,表明了良好的加固效果,再次预示了此项加固技术具有广阔的应用前景。
杨君[3]2007年在《碳纤维加固钢筋混凝土结构的抗火性能分析》文中研究指明碳纤维加固混凝土结构与其它加固技术相比,有着轻质、耐腐、高强及施工便利等优势,因此在加固领域得到大量应用。但相对于钢筋混凝土等耐火材料,碳纤维材料的耐火性能极差,其材料特性在火灾环境下,随着温度的升高而迅速降低。这种致命的缺陷大大影响了加固后结构使用的安全性,在很大程度上阻碍了碳纤维加固在实际工程中进一步的推广应用。对碳纤维加固混凝土构件进行抗火设计就是为了加强建筑物的使用安全性,提高加固后结构在火灾环境下的耐火时间。本文首先利用有限元软件ANSYS对常温下碳纤维加固钢筋混凝土构件进行了受力及变形的分析,并将模拟的结果与试验的结果进行了对比分析,得出有限元分析碳纤维加固钢筋混凝土构件的可行性。然后利用传热学的基本原理,进行钢筋混凝土构件在受火过程中的温度场分析。最后比较碳纤维加固混凝土构件在有无防火保护层以及不同厚度的防火层对截面温度场的影响,得出能保证碳纤维安全工作的合理保护层厚度。从而为今后的实际工程提供一定的参考意见。
朱锋[4]2012年在《碳纤维加固混凝土结构试验研究》文中指出碳纤维是一种高科技材料,现已逐步在土木工程中推广应用。碳纤维具有很多的优点,可以耐酸碱、耐腐蚀、厚度薄、质量轻,施工方便,施工速度快,修补混凝土表面灵活,世界各国对FRP的关心逐渐增大。碳纤维在建筑结构加固工程中有着非常理想的效果,通过严密的计算和严格的施工,构件在抗弯抗剪承载力、挠度与裂缝宽度控制等方面的指标均可有很大程度的提高。加固后的构件截面尺寸和形状不发生改变,将丝毫不会影响建筑物的使用。碳纤维材料抗腐蚀性极好,使用过程中几乎不需要常规维护。可以预计,作为一种新兴的加固技术,碳纤维加固钢筋混凝土结构技术将在今后的加固工程中发挥越来越重要的作用。
纪涛[5]2010年在《碳纤维加固钢筋混凝土梁受力性能有限元分析》文中认为碳纤维加固技术作为近几年来新兴的加固技术,在加固行业的应用已越来越广泛,与传统的加固技术相比,碳纤维加固技术具有施工简便、抗腐蚀、自重轻、强度高等多种优点,国内外也对此项加固技术在试验和理论方面做了深入的研究,积累了大量的试验数据和理论成果,为我们后续的研究提供了重要的依据。本文主要是以前人所做的试验为依据,运用ANSYS有限元软件对不同形式的加固梁进行数值模拟,通过与试验结果的对比,不断完善有限元模型,并利用合理的有限元模型研究加固梁的受力性能,本文研究的主要内容包括以下几个方面:(1)通过对大量文献的查阅,选取了合适的试验模型,对试验数据进行了整理,并参照试验数据绘制了不同形式加固梁的荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,并对试验的过程、试验的结果进行了分析总结,为ANSYS有限元分析提供了主要的参考依据。(2)对碳纤维加固混凝土梁有限元模型的建立进行详细的研究,特别是对模型单元的选取、材料参数的合理选用、材料本构关系的选用及收敛准则的设定等方面进行了相应的分析,保证了有限元模型的合理性。(3)根据试验参数,运用ANSYS有限元软件对不同加固形式混凝土梁的受弯性能进行了非线性全过程模拟,并对模型的挠度、应力、应变等进行了研究,绘制出不同形式加固梁的荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,与试验所得到的各类曲线进行了对比,得出了在运用ANSYS计算梁的极限承载力时,计算值要低于试验值。另外,通过对不同加固层数的混凝土梁极限承载力进行比较可知,随着碳纤维层数的增多,试验梁的极限承载力提高显着。(4)从有限元分析的荷载-挠度曲线可知,在相同的荷载条件下,随着碳纤维加固层数的增加,跨中挠度是减小的,这就说明碳纤维布的存在可以提高混凝土梁的抗弯刚度。另外,有限元计算值与试验值相比,有限元计算所得到的梁的抗弯刚度偏大。(5)通过对碳纤维和钢筋的荷载-应变曲线进行研究可以得出,随着碳纤维加固层数的增多,在相同荷载作用下,两者的应变都是减小的,另外,有限元计算值与试验所得到的荷载-应变曲线相比,有限元计算的钢筋和碳纤维在相同荷载作用下的应变值要大于试验所测得的值。(6)通过有限元软件对不同加固形式的试验梁的裂缝形态进行研究,可以得出,碳纤维的存在可以延缓裂缝产生,并可以改变裂缝的发展形态。(7)碳纤维布的用量对梁的极限承载力影响较大,梁的极限承载力在一定程度上是随着碳纤维布加固量的增加而增大的,但这种加固效果是在混凝土不被压碎或碳纤维与混凝土之间不会出现剥离破坏的前提下成立,另外,碳纤维的加固效率是随着加固层数的增加而降低的。(8)高配筋率和高混凝土的强度等级都能显着提高混凝土梁的极限承载力,但高配筋率提高混凝土梁承载力成立的前提是压区混凝土不被压碎,而高强度混凝土对混凝土梁极限承载力的提高只能是在碳纤维未被拉断或未发生剥离破坏的前提下成立。
李俊清[6]2006年在《碳纤维加固钢筋混凝土双向板试验研究》文中研究表明碳纤维复合材料(CFRP)加固修复混凝土结构技术是目前国内土木界正在大力推广的一种结构加固新技术。CFRP由于重量轻、强度高、易于施工、耐腐蚀等优点在国内外被广泛应用于土木工程加固中。近年来,碳纤维材料加固技术在国内外已趋成熟,其研究成果已有很多,然而大量的研究侧重于钢筋混凝土梁、柱的抗弯、抗剪、抗压、抗震等的加固,对于混凝土板特别是双向板的加固研究相对较少。所以确定钢筋混凝土双向板在粘贴碳纤维片材后,其受弯性能的改变规律,分析其抗弯承载力的变化,提出合理的计算模型及实用设计计算理论,为实际工程中碳纤维加固混凝土双向板提供必要的理论依据是本文研究的目的。本文对配筋相同的用CFRP加固的9块尺寸为1800mm×1500mm×70mm的钢筋混凝土双向板和1块同规格的对比板进行了抗弯试验研究。试验板采用四点加载、简支支承。试验过程中考虑了贴布量、贴布方式、贴布层数、有无锚固、二次受力等变化因素,分析各种工况下加固板的破坏机理、破坏形态、力学性能变化等,并提出了相应的实用计算公式。试验表明,碳纤维加固的钢筋混凝土双向板的加固效果明显。碳纤维复合材料能有效提高钢筋混凝土双向板的抗弯承载力、减小裂缝宽度、延缓裂缝开展速度并提高开裂荷载。依据试验板实际破坏形态模拟出叁种塑性铰线破坏模式并提出相应的实用计算公式,其中塑性铰线破坏模式Ⅰ与塑性铰线破坏模式Ⅱ是根据加载位置与裂缝形态确定的,而塑性铰线破坏模式Ⅲ是根据碳纤维条带搭接区域与裂缝形态关系确定的,文中对碳纤维布强度及粘贴层数分别提出了折减系数,系数修正后的计算结果与试验结果较吻合,且偏于安全。另外,剥离破坏是影响加固效果的关键因素,有关CFRP剥离破坏的分析与计算理论有待进一步深入探讨。
景萌[7]2005年在《碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁抗扭性能的试验和理论研究》文中研究表明薄壁箱梁广泛地应用于中等、大跨的双线公路桥、铁路桥、曲线梁桥、斜拉桥等桥梁结构体系中,是一种典型的弯剪扭复合受力构件。由于低于现行设计标准建造、自然条件的侵蚀、地震、撞击和超载运营的损害等影响,很多桥梁可能由于抗扭强度不足而需要加固修复。因此,本文对碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行了系统的试验和理论研究,为以后的研究和设计工作提供理论依据和技术参考,具有重要的理论意义和工程价值。主要创新工作及研究成果包括以下几个方面:(1)进行了4根碳纤维加固钢筋混凝土箱梁试件在弯矩、剪力和单调扭矩复合作用下的破坏试验和4根碳纤维加固钢筋混凝土箱梁在弯矩、剪力和反复扭矩复合作用下的破坏试验。研究发现,采用碳纤维加固能有效地提高弯剪扭复合作用下的钢筋混凝土箱梁的受扭承载力,并且明显地提高其抗扭刚度、改善其变形性能、增强构件的滞回耗能性能。同时,还提出了反复扭矩作用下碳纤维加固钢筋混凝土箱梁的受扭承载力恢复力模型。(2)基于考虑混凝土软化的斜压场理论(即修正斜压场理论),建立了碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁的力学计算模型,推导了碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁的应力分析计算公式,对其受力机理进行了详尽的理论分析。同时,采用FORTRAN语言编制了相应的计算程序,对试验中的4根碳纤维加固复合受力的钢筋混凝土箱梁试件进行了全过程受力分析。(3)基于试验的分析结果,建立了合理的叁维有限元模型,对碳纤维加固复合受力下的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行了非线性有限元分析。与试验结果的对比分析表明,所采用的有限元法可以较好地预测碳纤维加固箱梁的抗扭工作性能。进一步对碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁的剪扭相关性能进行了研究,得到碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁的剪扭极限承载力无量纲相关关系符合斜直线的规律性。(4)推导了碳纤维加固钢筋混凝土箱梁受弯承载力、受剪承载力和受扭承载力的设计计算公式。利用碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁的弯剪扭相关曲线方程,提出了碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁的受扭承载力的计算方法。
李春良[8]2005年在《碳纤维加固混凝土梁的非线性有限元数值模拟分析与试验研究》文中提出碳纤维用于混凝土结构的加固、防震、抗腐等方面,是一种经济、高效、简便的方法。目前碳纤维布加固混凝土梁构件设计的方法大多都基于大量试验数据上的经验公式,一般都是按线弹性理论对其进行分析。利用非线性有限元方法对碳纤维布加固混凝土结构进行分析,结果表明了该方法不仅能够求出结构内力和变形发展的全过程,而且能够描述裂缝的形成和扩展,以及结构的破坏过程,从而揭示出结构的薄弱部位和环节,以利于优化结构设计,更好的揭示这种结构的特点。本文依托吉林省交通厅“碳纤维加固修补钢筋混凝土桥梁的应用研究”项目进行了室内试验研究分析,理论分析、有限元的非线性数值模拟分析。揭示出此种结构的特点,表明了有限元方法可以对此种结构做准确的非线性全过程数值模拟分析,预测碳纤维加固混凝土粱的力学性能,为实际的桥梁加固提供了依据。 随后,我们对洮白一号桥梁进行了加固。在实际工程中继续考察这种加固方法的有效性,同时也为以后更多的实桥加固工程提供可靠、科学的借鉴性与依据。
牛松山[9]2002年在《碳纤维加固混凝土梁的试验研究》文中研究表明碳纤维加固是一项有效的混凝土结构修复加固技术。本文的第一部分基于断裂力学与梁的基本理论，对碳纤维加固混凝土梁的粘结胶层以及粘结界面的剪应力分布进行了理论分析，得出了其理论解析解；讨论了碳纤维板的粘结长度、粘结厚度和粘结胶层的抗剪模量对界面剪应力分布的影响。本文的理论分析结果可以表明：增加碳纤维板的粘结长度可以缓解碳纤维板端部界面上的剪应力集中，改善混凝土梁结构的加固效果；增大碳纤维板的粘结厚度可以增大界面上的剪应力，改善混凝土梁上载荷向碳纤维板的传递效果，有利于充分发挥碳纤维布的潜能；如果粘结胶层的抗剪模量过大会加剧剪应力的集中，从而对碳纤维加固的效果不利。本文的主体部分对碳纤维加固带初裂纹的混凝土梁进行了试验研究。试验考察了碳纤维布粘结长度以及粘贴方式对加固后混凝土梁极限承载力的影响。从试验的结果来看，碳纤维的粘结长度增加对混凝土梁的加固效果的影响十分明显：当碳纤维粘结长度为100mm时，混凝土加固梁的极限承载力一般为未加固混凝土梁的1.81-2.27倍；而当碳纤维粘结长度为200mm和300mm时，混凝土加固梁的极限承载力则分别为未加固梁的3.35-3.97倍和3.61-5.76倍。相比之下，改善碳纤维板的粘结方式，即采用粘结双层碳纤维布和在单层碳纤维布的基础上粘结U形包头的影响要小一些：采用双层碳纤维布加固比单层碳纤维布加固时的极限承载力提高了8.5%-11.3%；采用包头形式加固比单层碳纤维布加固的极限承载力提高了4.7%-18%。另外试验还对裂纹深度对加固效果的影响进行了分析，结果表明：不论采用什么样的粘结方式加固，裂纹深度越大，则加固的效果就越明显。另一方面，本文还根据试验中观察到的现象和混凝土梁的最终破坏形式，对碳纤维加固混凝土梁的破坏模式和裂纹的发展过程进行了研究。在试验中，碳纤维加固混凝土梁的破坏模式有叁种：剪切破坏I、剪切破坏II和分层破坏。剪切破坏I是由于在碳纤维板端部混凝土的剪应力峰值超过其剪切强度产生剪切裂纹，剪切裂纹沿着与混凝土梁轴线成约45度角的方向扩展最终导致混凝土梁破坏。本试验中它一般发生在碳纤维板粘结长度为200mm的情况下。剪切破坏II则是在剪切裂纹发展的过程中与扩展后的初裂纹相贯穿，从而导致混凝土梁破坏。此种破坏在碳纤维板粘结长度为100mm时发生的可能性很大。在分层破坏时初裂纹随载荷一直发展，碳纤维布逐渐脱落，最后初裂纹失稳发展导致试件破坏。
胡海涛[10]2016年在《预应力碳纤维加固混凝土的施工技术研究》文中研究指明在混凝土加固领域,由于纤维布具有轻质高强的特点,加固混凝土后能有效提高其承载能力,因此纤维加固混凝土技术已成为行业主流。预应力纤维布加固技术是结合了纤维加固技术和预应力加固技术而逐渐发展起来的,然而由于没有高效的设备对纤维布进行预应力张拉,预应力纤维布加固技术在国内应用较少。为了能够推广预应力纤维布加固混凝土技术的应用,采用科技研发为主,试验分析为辅,以预应力纤维加固混凝土的施工技术研究为主要研究内容,并以现场施工应用作为验证。在整个研究过程中,得到一些规律性的认识,具体内容如下:首先,通过查阅国内外的发展现状,分析了国内外一些张拉机具的原理和工作性能,创新性的采用扭力扳手应用于张拉机具的研发中来,并通过试验验证了扭力扳手应用于张拉机具的可行性,设计并改进了几种应对不同施工环境的张拉机具,测试了张拉机具的工作性能,所设计张拉机具能够很好的应用于预应力纤维布的张拉。其次,对预应力加固混凝土施工应用中的纤维布进行了试验研究,通过试验研究了预应力加固混凝土施工应用中纤维布的抗拉强度和粘结强度,结合四种常见纤维布的抗拉强度实测值和破坏形态,对比分析了四种纤维布之间的性能优劣,并试验验证了日本东丽碳纤维布和混凝土粘结强度满足性能指标。再次,利用实验室设备,在实验室环境模拟现场施工工艺加固混凝土梁,研究了预应力碳纤维布的预应力损失类型和损失量、混凝土梁的抗弯承载力和抗剪承载力,得出了预应力损失类型和损失量、抗弯承载力提高比例和抗剪锚固最优方案。最后,在本钢集团某工程结构加固改造中,现场应用预应力碳纤维布加固混凝土梁技术,并通过实验室环境中测试的加固效果指导这次工程改造施工,检验了张拉机具的适用性。结果显示,使用该张拉机具进行的预应力碳纤维布加固混凝土梁加固效果良好。
参考文献：
[1]. 碳纤维加固混凝土柱在低周水平反复荷载作用下抗剪性能研究[D]. 顾向阳. 内蒙古工业大学. 2007
[2]. 碳纤维加固钢筋混凝土桥梁复合结构的力学行为分析[D]. 王树森. 吉林大学. 2005
[3]. 碳纤维加固钢筋混凝土结构的抗火性能分析[D]. 杨君. 合肥工业大学. 2007
[4]. 碳纤维加固混凝土结构试验研究[D]. 朱锋. 山东大学. 2012
[5]. 碳纤维加固钢筋混凝土梁受力性能有限元分析[D]. 纪涛. 济南大学. 2010
[6]. 碳纤维加固钢筋混凝土双向板试验研究[D]. 李俊清. 内蒙古工业大学. 2006
[7]. 碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁抗扭性能的试验和理论研究[D]. 景萌. 天津大学. 2005
[8]. 碳纤维加固混凝土梁的非线性有限元数值模拟分析与试验研究[D]. 李春良. 吉林大学. 2005
[9]. 碳纤维加固混凝土梁的试验研究[D]. 牛松山. 重庆大学. 2002
[10]. 预应力碳纤维加固混凝土的施工技术研究[D]. 胡海涛. 沈阳工业大学. 2016