杨斌[1]2008年在《芳纶纤维加固钢筋混凝土梁受弯性能研究》文中提出芳纶纤维增强塑料(Aramd Fiber reinforced plastic,简称AFRP)加固修复混凝土结构是自80年代末90年代初在发达国家兴起的一项新技术,由于它良好的抗腐蚀性、较高的抗拉强度、良好的无磁性和抗疲劳性能以及绝缘性,最近几年在我国的一些混凝土结构中得到了应用。本文以三组共21根梁的芳纶纤维布受弯加固梁试验为基础,对芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁进行了理论研究。根据基于平截面假定的混凝土梁受弯基本理论,提出了芳纶纤维布加固混凝土梁正截面承载力的计算公式、短期刚度的计算公式和受弯延性简化计算公式。而且计算结果与试验结果吻合较好,可供工程应用参考。最后,本文还通过ANSYS有限元分析软件,对芳纶纤维加固钢筋混凝土梁进行模拟,分析与拟合不同学者的试验数据,以达到对芳纶纤维加固钢筋混凝土梁的性能进行进一步分析并验证公式正确性的目的。并通过调整各参数研究各变量之间的关系,分析了纤维布加固量、配筋率、预加载程度、混凝土强度4个变化参数对加固效果的影响。结果表明:粘贴芳纶纤维布加固后,梁的极限承载力明显提高;加固梁的承载力随纤维布层数的增加而增加,但承载力提高程度不与加固层数呈线性关系;粘贴相同层数的芳纶纤维布时,被加固构件的配筋率越低,使用芳纶纤维布加固的效果越明显;滞后应变的大小是决定二次受力结构加固效果的关键因素,纤维布的滞后应变越大,对承载力的提高越小,预加载程度越大,滞后应变越大;为减小滞后应变,加固前应该尽可能对结构进行卸载,大致卸载至原结构极限承载力的40%左右就能获得良好的效果。
赵良龙[2]2017年在《碳纤维加固钢筋混凝土结构可靠性分析》文中指出由于我国大部分建筑物投入使用时间的增加、环境对建筑结构的腐蚀、施工质量低劣和自然灾害等原因,导致了结构的承载力和安全性能达不到预定的要求,所以必须对这些建筑进行修复与加固。碳纤维增强复合材料(CFRP)以其优良的物理和力学性能,已经被广泛的应用于建筑结构的加固工程中。为了对建筑结构加固的安全性进行准确的计算分析,研究结构可靠度指标变化规律和影响因素显得尤为重要,本文主要研究内容和成果如下:(1)介绍几种常用的可靠度计算方法:中心点法、设计验算点法、JC法和映射变换法等,对比分析各种方法的优缺点和适用范围,在后文研究中主要采用JC法来计算分析结构可靠度指标。(2)对一锈蚀的钢筋混凝土梁进行受弯和受剪承载力可靠度指标变化规律分析,研究荷载效应比和碳纤维加固量对可靠度指标的影响。选取五组不同的荷载效应比,采用JC法进行计算。结果表明:加固前与加固后,随着荷载效应比的增大,受弯和受剪承载力可靠度指标逐渐减小,且减小趋势越来越缓慢;在适用条件下,每增加一层碳纤维布,梁的受弯承载力可靠度指标提升4%左右,受剪可靠度指标提升9%-14.6%。(3)对一轴心受压柱进行设计与加固,研究荷载效应比、钢筋锈蚀率和碳纤维加固量对柱轴压承载力可靠度指标的影响。结果表明:加固前与加固后,轴心受压柱的可靠度指标随着荷载效应比的增大逐渐减小,且减小趋势越来越缓慢;每增加一层碳纤维布,轴心受压柱的可靠度指标提升3.7%-5.8%。(4)大偏心受压柱的压弯可靠度指标应同时考虑受压和受弯可靠度指标的影响。采用碳纤维对锈蚀的大偏心受压柱进行加固,研究荷载效应比和初始偏心矩对其可靠度指标的影响,结果表明:锈蚀前与锈蚀后,大偏心受压柱受压、受弯和压弯承载力可靠度指标均随着初始偏心距和荷载效应比的增大而减小,减小趋势逐渐减缓;加固前后受压承载力可靠度指标受初始偏心距的影响很小。锈蚀大偏心受压柱在经过一层碳纤维布加固后,受压承载力可靠度指标较加固前提高4.7%-10.5%,受弯承载力可靠度指标提高11.2%-39.7%,压弯承载力可靠度指标提高10.8%-39.5%,所以选取适量的碳纤维布对柱进行加固可以很好的提高其承载力和安全性。
季少波[3]2007年在《预应力碳纤维布加固桥梁力学行为研究》文中指出碳纤维布以其高强、轻质、耐腐等特点在加固领域中得到广泛应用，但普通的粘贴加固方法无法充分发挥碳纤维布的高强特性。对碳纤维施加预应力可以改善构件在使用阶段的受力性能，加深对该项技术的研究将具有重要的意义和工程实践价值。本文首先介绍了目前国内外普通纤维复合材料加固钢筋混凝土矩形梁的计算方法。并对一钢筋混凝土梁进行了碳纤维布加固前后极限承载能力的非线性有限元对比分析，分析结果与参考文献的试验结果基本吻合，说明预应力碳纤维布加固可以有效发挥碳纤维布高强特性，也说明了本章中有限元模拟的合理性。针对目前桥梁中广泛使用的箱梁，本文推导了预应力碳纤维布加固箱梁的承载能力、挠度计算方法，用理论的方法分析了加固后结构的力学性能。针对目前大跨径箱形梁桥中普遍存在的箱梁顶、底板裂缝、腹板裂缝、跨中下挠等病害，本文以连续刚构桥为模型，考虑钢束预应力的作用，采用三维空间有限元实体分析方法，通过改变外贴碳纤维布厚度、改变张拉预应力等方式设置了多种荷载组合来比较加固前后结构的挠度、混凝土应力等。研究表明，预应力碳纤维布加固箱梁截面可以提高截面的抗弯承载能力，可以提高碳纤维布的强度利用值。但对大跨径梁桥，预应力碳纤维布加固对结构整体挠度(刚度)提高不大。本文也模拟了具有跨中底板水平裂缝、1／4腹板斜裂缝等缺陷的连续刚构桥，计算其加固前后箱梁截面应力、裂缝宽度的变化。对比分析表明，预应力碳纤维布加固箱梁可以改善裂缝应力，抑制裂缝的变形和发展。加固前，裂缝应力主要集中在裂缝尖端，而加固后，跨中底板裂缝尖端正应力、主拉应力显著减小，1／4跨腹板斜裂缝剪应力减小，但主拉应力变化不大。研究还表明，采用预应力碳纤维布加固时，强大的预应力使碳纤维布端部混凝土应力增大，在实际桥梁加固应用中应该考虑端部锚固方法。
赵军[4]2007年在《碳纤维布在钢筋混凝土梁中的加固与应用》文中研究指明碳纤维增强塑料(CFRP)加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术,它是利用树脂类胶结材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面,从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的,由于碳纤维材料的轻质、耐腐、高强及施工便利,在加固领域得到了大量应用。本文对外贴不同产地(日本,瑞士,国产)的碳纤维布加固混凝土结构受弯构件正截面承载力进行了实验分析,对碳纤维布与钢筋混凝土梁在不同粘贴条件(U型,底一层+U一层,底2层)下的加固实验,通过比较不同产地的碳纤维材料在加固梁中的试验,从而选出一种能直接应用到实际工程中去的材料,通过实验仪器能直接得出荷载-挠度图形,通过分级加载能得到荷载-应变数据,进行整理后,我们得到对梁底贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯实验结果研究分析表明,碳纤维布的作用与钢筋类似,梁底贴碳纤维布可显著提高抗弯承载力;还研究了钢筋混凝土梁的受力分析,破坏机理以及破坏模式,此外还研究了钢筋混凝土梁在受荷前后碳纤维加固效果的对比;结合实际工程利用实验方法去加固钢筋混凝土梁。
陈水广[5]2008年在《CFRP加固RC梁非线性有限元分析》文中认为碳纤维布(CFRP)加固修补混凝土结构技术是目前国内外土木工程领域研究、开发的一个热点,由于其具有耐腐蚀、施工简便快速、几乎不改变加固结构外形以及加固效率高、经济效益好等诸多的优点,近年来这项新技术得到了广泛的应用。目前,对于CFRP加固混凝土受弯构件的研究主要集中在实验和经典理论分析方面,而在计算机仿真分析领域还有待于加强。为了研究CFRP对受弯梁加固后梁承载力提高的幅度,尤其是CFRP的粘贴面积对加固效果的影响,本文采用试验研究和有限元分析相结合的方法,对外贴CFRP加固的钢筋混凝土受弯梁进行了分析和研究。本文首先介绍了结构加固技术的发展以及CFRP加固混凝土结构的研究现状,并对CFRP材料和粘结树脂的材料特性做了系统的阐述。本文在介绍钢筋混凝土加固结构非线性有限元分析理论和建模技术的基础上,运用有限元方法,确定适当的数值模型(分离位移协调式模型),选择合适的材料单元(其中混凝土选用SOLID65单元,钢筋选用LINK8单元,碳纤维布选用SHELL41单元),设定正确的模拟参数(包括混凝土、钢筋、碳纤维布的弹性模量、泊松比、应力应变关系等),通过多次的试算,建立合理的非线性有限元试验梁模型,对10根混凝土梁进行了抗弯承载力非线性分析,得出了它们的荷载—挠度曲线。将有限元分析的结果与试验结果进行对比分析,通过对比研究发现,有限元分析结果与试验结果吻合较好,两种计算结果的差异在15%以下,并从弹塑性理论和有限元理论两个角度详细科学的描述了两者之间产生差异的原因。而且,本文的有限元模型是建立在材料均质,钢筋、碳纤维布与混凝土粘结良好的理想基础上,因此有效地克服了试验梁的随机性与离散性,很好地模拟了加固梁的力学性能,为定量的分析碳纤维布加固混凝土梁的力学性能提供了比较完整的计算数据。
张芳芳[6]2008年在《普通和预应力FRP加固梁的数值模拟与理论分析》文中认为纤维增强复合材料(FRP)作为一种新材料在混凝土结构加固领域中得到了广泛应用,尤其在普通FRP布加固混凝土受弯构件方面,国内外为此做了大量的试验和理论研究,而数值模拟方面还在进一步探索中,目前国内关于预应力FRP布加固的研究才刚刚开始,并且大多是试验研究,理论分析和数值模拟方面还不成熟。本文以国内近期所做的四个试验为基础,进行了非预应力和预应力FRP布加固钢筋混凝土梁的数值模拟与理论分析,主要的研究内容和结论如下:1.基于平截面假定、无粘结滑移假定和无粘结剥离破坏假定对CFRP布与GFRP布加固钢筋混凝土梁利用ANSYS进行了数值模拟。数值分析表明,对于非预应力FRP布加固梁来说,粘贴FRP布后,加固梁的屈服荷载和极限荷载均有所提高,其中极限荷载的提高更为显著;在其他加固条件相同时,随着贴布层数的增加,加固构件承载力明显增加,但并不是线性关系;经纤维布加固的梁纯弯段内弯曲裂缝数量多,且间距小于未加固梁;加固梁的挠度均小于未加固梁的挠度。2.通过升温法对碳纤维布施加预应力以及利用单元生死对梁的卸载加固或不卸载加固后的受弯性能进行了数值模拟。数值分析表明,对于预应力CFRP布加固梁来说,可以有效地发挥CFRP的高强特性,大幅度提高梁的承载力,有效抑制裂缝和变形的发展,改善构件在使用阶段的受力性能,初始弯矩的存在使构件的受弯性能有所降低,并且随着初始应力水平的增加,降低作用更加明显。3.通过对比试验结果和有限元分析结果进行了误差分析,四个算例的ANSYS计算值与试验值都吻合较好,说明本文建立的非线性有限元模型可以较好地模拟非预应力和预应力FRP布加固钢筋混凝土梁的受弯性能,该计算方法可供实际加固工程设计参考。4.根据混凝土基本理论,分别考虑了碳纤维布分担弯矩折减系数和二次受力影响的极限承载力折减系数,提出了非预应力和预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面承载力理论计算公式,算例的理论计算值与试验值和ANSYS计算值可以较好地吻合,故该理论公式可供实际工程设计参考。
文明才[7]2008年在《纤维布加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究》文中研究表明粘贴纤维片材加固钢筋混凝土结构是20世纪90年代兴起的一种新型加固方法。最常用的纤维片材有碳纤维布(简称CFRP)和玻璃纤维布(简称GFRP),由于二者各有其优点,碳纤维具有很高的强度,玻璃纤维延性较好且价格便宜。因此有必要对这两种材料加固结构的受力性能(如抗弯承载能力、裂缝、变形)进行研究。本文对8根钢筋混凝土简支梁在不同纤维布和加载历史条件下进行了试验。试验结果表明:外贴CFRP和GFRP片材加固后,梁正弯矩区的抗弯承载能力和抗弯刚度有不同程度的提高,裂缝宽度减小。在试验中观察到了混凝土压碎、纤维布拉断、胶层—混凝土界面粘结破坏等三种破坏形式。为了达到较好的加固效果,必须严格保证施工质量并确保足够的锚固措施。对11根钢筋混凝土连续梁采用FRP片材加固试验结果表明:粘贴纤维布加固混凝土连续梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载均有显著提高,其中抗弯承载力提高最为显著,加固效果明显。FRP加固连续梁较普通混凝土连续梁裂缝出现略晚,裂缝发展较缓慢,并且裂缝间距和裂缝宽度相对较小。玻璃纤维布加固连续梁延性提高,内力重分布效应较碳纤维布加固连续梁更加充分。本文通过大量的试验数据来验证纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯承载能力计算公式的适用性、可靠性和正确性。同时对纤维加固钢筋混凝土连续梁的内力重分布进行了研究。
陈华[8]2008年在《预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁抗弯性能的试验研究》文中研究表明碳纤维片材(CFRP片材)具有强度高、耐腐蚀等优点,因此,在加固工程中有广阔的前景。但现有的普通加固方法存在着较多缺陷,而对CFRP片材施加预应力后再进行粘贴就可以充分发挥CFRP材料的高强特性、改善构件使用阶段的受力性能、防止剥离破坏的发生以及减小应变滞后现象。本文对预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的受弯性能进行了试验研究,利用自行研制的CFRP板及配套锚具共进行了27个梁式粘结试件的粘结性能试验及6根梁试件的单调静载抗弯试验,分析了CFRP板与混凝土的粘结性能、预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的破坏特征、受力过程、试件的荷载—挠度特性、CFRP板和受拉筋应变特性等;研究了粘结强度模型及梁在放张、消压、开裂、承载力极限状态下的截面应力,在此基础上给出了相关的计算建议,并利用已有的试验数据与上述公式计算值进行了对比,结果显示,吻合较好;最后,利用大型通用有限元分析软件——ANSYS对预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁进行了非线性有限元模拟,软件计算结果与试验结果吻合较好。
冯晓宇[9]2003年在《碳纤维布加固T形钢筋混凝土梁受弯性能试验研究》文中研究指明近些年,复合材料开始大量应用于土木工程领域,外粘贴碳纤维布加固修复混凝土构件作为一项新技术受到人们的极大关注。钢筋混凝土构件(如梁,柱)加固后的各种性能变化成为了工程技术人员研究的热点。本论文研究了碳纤维布粘贴加固7根T形钢筋混凝土简支梁,在不同碳纤维布加固面积以及粘贴方式情况下的受弯性能。试验结果表明碳纤维布有效提高了T形梁的承载能力和刚度,并具有足够的变形能力。碳纤维布高强的特性在梁屈服后得到充分显示,在梁屈服前其强度和刚度与控制梁相比提高幅度较小,而屈服后强度和刚度得到显著提高。梁的裂缝宽度也明显减小,同时在梁底混凝土保护层区域产生大量次生裂缝。梁侧面粘贴碳纤维布加固的方法也可以有效提高梁的抗弯承载力,限制裂缝的开展。试验中各加固梁底面均粘贴碳纤维布,部分梁同时在侧面也粘贴碳纤维布,采用U形箍的进行锚固。试验表明在梁整跨内均匀布置U形箍的锚固方式十分有效,碳纤维布拉断时极限应变达到15000με,碳纤维强度得到充分发挥。为了分析参数:混凝土强度、配筋率、碳纤维布加固面积对加固效果的影响,基于这些参数编制了VB程序,进行T形梁受弯全过程分析。结果表明:(1)梁屈服弯矩与极限弯矩随着碳纤维布粘贴面积的增加而增加,当粘贴面积超过一个定值后,极限弯矩增长幅度随纤维面积增长而降低。(2)碳纤维布加固低配筋率梁的效果好于配筋率较高的梁。(3)高强度混凝土梁的加固效果要好于低强度混凝土梁。通过数值法和解析法计算出梁的屈服荷载与极限荷载与试验值吻合较好。最后讨论了碳纤维布最大允许拉应变的取值,得出碳纤维布加固T形混凝土梁的简化设计方法。
冯杰[10]2013年在《CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝宽度与刚度的计算方法》文中研究表明近年来,纤维复合材料(Fiber Reinforced Polymer Plastic,简称FRP)加固混凝土结构在水利工程和土木工程中的应用一直是国内外研究的重点。由于碳纤维复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、施工方便等优点,是迄今为止在工程领域中应用较广泛的加固材料之一。为了满足结构的正常使用功能,需要对CFRP加固钢筋混凝土梁进行正常使用极限状态的验算,包括裂缝验算和变形验算。本文重点研究CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝宽度和变形的计算方法,为裂缝验算和变形验算奠定基础。主要内容有：(1)根据收集到的CFRP加固钢筋混凝土梁的试验结果,分析了CFRP加固量对CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝宽度和间距的影响。(2)引入“碳纤维布厚度折减系数”考虑碳纤维布层数的影响,在普通钢筋混凝土梁裂缝计算理论的基础上,提出了CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝间距与裂缝宽度的计算公式。(3)在分析普通钢筋混凝土梁抗弯刚度计算理论的基础上,采用“最小刚度原则”,提出了CFRP加固钢筋混凝土梁抗弯刚度和挠度的计算公式。
参考文献：
[1]. 芳纶纤维加固钢筋混凝土梁受弯性能研究[D]. 杨斌. 同济大学. 2008
[2]. 碳纤维加固钢筋混凝土结构可靠性分析[D]. 赵良龙. 吉林建筑大学. 2017
[3]. 预应力碳纤维布加固桥梁力学行为研究[D]. 季少波. 武汉理工大学. 2007
[4]. 碳纤维布在钢筋混凝土梁中的加固与应用[D]. 赵军. 安徽理工大学. 2007
[5]. CFRP加固RC梁非线性有限元分析[D]. 陈水广. 武汉理工大学. 2008
[6]. 普通和预应力FRP加固梁的数值模拟与理论分析[D]. 张芳芳. 大连理工大学. 2008
[7]. 纤维布加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究[D]. 文明才. 中南大学. 2008
[8]. 预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁抗弯性能的试验研究[D]. 陈华. 西安建筑科技大学. 2008
[9]. 碳纤维布加固T形钢筋混凝土梁受弯性能试验研究[D]. 冯晓宇. 河北理工学院. 2003
[10]. CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝宽度与刚度的计算方法[D]. 冯杰. 郑州大学. 2013
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