王文炜[1]2003年在《纤维复合材料加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究》文中认为近几年来，纤维复合材料(FRP)作为一种新型的钢筋混凝土结构补强加固材料在我国逐渐兴起。FRP具有重量轻、强度高、易于施工、耐腐蚀性好等优点。FRP在国外已经被广泛地应用在土木工程中，然而在我国对于FRP的研究应用还十分有限。作者作为辽宁省交通厅重点项目—桥梁加固改造新工艺、新技术研究的参与人之一，针对玻璃纤维布(GFRP)、碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁抗弯性能开展了以下一些研究工作： 1．对19根尺寸为150mm×250mm×2700mm玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁进行了试验研究。试验中考虑了混凝土强度等级、配筋率、加固量、剪跨比、有无锚固条、粘贴长度6个变化参数。分析了加固梁的破坏机理和破坏形态以及参数对加固梁的极限荷载的影响。试验结果表明，经玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力提高较多，加固效果明显。混凝土强度、配筋率、加固量、梁剪跨区或梁端有无锚固条对抗弯承载力有显着影响。加固量、剪跨比、锚固条、粘贴长度对梁的破坏形态也有影响。对于剪跨比小的加固梁锚固条不仅可以防止发生剥离破坏，而且还改善了梁的延性。建议应有一定的粘贴长度以避免发生剥离破坏。 2．根据14根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁的试验结果进行了理论分析。根据不同的破坏模式提出了不同的极限状态计算公式，提出了最大和最小纤维布的使用面积。同时，根据试验结果和美国FRP加固设计规范提出了玻璃纤维复合物的相对界限受压区高度和设计极限拉应变。在抗弯承载力分析基础上对影响抗弯承载力的参数进行了分析。 3．进行了6根碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁和2根对比混凝土梁的抗弯性能试验研究，分析了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的破坏机理，研究了荷载历史对加固梁极限荷载的影响。根据不同的破坏模式，提出了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的承载力计算方法，给出了工程实用计算公式。试验结果表明，粘贴碳纤维布可以有效地提高加固梁的抗弯承载能力。无论荷载历史如何，只要梁承受的初始荷载相同，梁破坏时的极限荷载基本相同。梁端锚固对加固梁的极限荷载影响不明显。 4．进行了9根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁剥离试验研究。根据试验结果，建立了纤维布端部粘结剪应力的试验分析方法，并对粘结剪应力的分布进行了分析。建立了纤维布端部粘结剪应力、剥离正应力及剥离荷载的计算方法，分析了参数对剥离荷载的影响，并给出了简化计算公式。 5．进行了9根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁和3根对比梁的试验研究，给出了截面延性分析的试验方法，根据不同的破坏形态建立了纤维布加固的钢筋混凝土梁的延性计算方法，分析了影响延性的主要因素。提出了延性折减系数，并给出了折减系数的统计值。建立了纤维加固混凝土梁处于不同阶段的截面刚度的计算方法，给出了加固梁跨中挠度的计算方法。 6．进行了5根在等幅正弦波形模拟交通荷载作用下粘贴碳纤维布加固钢大连理工大学博士学位论文纤维复合材料加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究筋混凝土梁和1根保持荷载下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁以及2根对比梁的试验研究。试验中考虑了混凝土等级、配筋率、有无锚固条、粘贴长度、荷载幅值5个变化参数。试验结果表明，在模拟交通荷载作用下，碳纤维布加固的钢筋混凝土梁粘贴性能满足要求，粘贴效果良好。在静载作用下，试验梁的抗弯承载力提高较多，加固效果明显。提出了模拟不中断交通状况下(’’在线加固，’)粘贴碳纤维布加固梁的抗弯承载力计算方法。
郭晓博[2]2014年在《CFRP/GFRP层间混杂加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究》文中研究表明碳纤维增强复合材料（Carbon Fibre-reinforced Polymer,简称CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（Glass Fibre-reinforced Polymer,简称GFRP）是目前加固工程中使用较为广泛的两种加固材料。CFRP的强度和杨氏模量高（抗拉强度可达到1200～2250MPa，杨氏模量一般为120～250GPa），但材料延伸率低。GFRP强度和模量相对较低（抗拉强度在400～1800MPa之间，杨氏模量20～55GPa），材料的延伸率相对较高。针对混杂材料的研究表明，GFRP/CFRP层间混杂材料具有强度和延伸率的正混杂效应，能够改善单一FRP材料弹脆性性质，是一种高效的结构加固材料。论文从断裂力学的角度分析了单一FRP材料和CFRP/GFRP层间混杂材料的加固机理，通过试验研究了CFRP、GFRP和CFRP/GFRP加固预裂钢筋混凝土梁的抗弯性能，并进行了加固梁的有限元分析，得出了如下结论：①基于断裂力学的阻裂机理分析表明，在CFRP/GFRP构成的层间混杂材料内部，高延伸率的GFRP能阻止低延伸率的CFRP的随机断裂，改善了单一FRP材料的弹脆性性质；CFRP/GFRP加固混凝土结构，CFRP/GFRP裂纹嘴集中力阻裂，降低裂纹尖端的应力强度因子，阻止裂纹发展，使结构抗裂性能显着提高；同时CFRP/GFRP两者变形协调，能够改善结构界面性能，有效地避免单一CFRP加固中易产生的界面剥离破坏状况，提高了结构的延性和承载能力；②通过模拟结构卸载加固，研究了CFRP、GFRP和CFRP/GFRP加固预裂钢筋混凝土梁的抗弯性能。结果表明，FRP加固梁的抗裂性能、承载能力和刚度均有显着改善。CFRP加固梁在承载前期表现出较好的阻裂性能，GFRP加固梁在承载后期表现出较高的承载能力（GFRP较CFRP界面剥离范围小，承载力提高），CFRP/GFRP加固梁兼顾了两者在不同承载阶段的优良性能；③与普通混凝土梁相比，CFRP/GFRP加固梁开裂荷载提高了80%，屈服荷载提高了40%，极限承载力提高了58.6%，混杂纤维内部分级断裂导致的应力传递使结构受力更均匀，裂纹分布形态改善，延性破坏特征明显；④对已经达到极限承载力的CFRP/GFRP加固梁再次加载，极限承载力较普通结构提高15%，去掉CFRP/GFRP层后再次加载，极限承载力与普通混凝土结构相当，具有明显的二次承载能力，加固结构的安全储备高；⑤有限元分析表明， CFRP/GFRP加固的素混凝土小试件裂纹尖端应力强度因子随着裂纹高度呈现出先增长后下降的趋势，在0.8倍左右梁高止裂，表现出明显的阻裂性能，CFRP/GFRP加固钢筋混凝土梁提高材料的利用效率，承载力和延性性能俱佳。
赵旭[3]2015年在《内嵌预应力CFRP筋加固钢筋混凝土梁正截面承载力理论研究》文中指出纤维增强复合材料在土木工程领域中已被广泛应用。如何更加充分、高效地发挥纤维增强复合材料的高强度成为当今研究热点。本文以初始预应力大小、加固量和截面尺寸为研究参数,对内嵌预应力碳纤维筋加固钢筋混凝土梁正截面抗弯承载能力进行理论分析,目的在于为实际工程应用提供设计依据。主要研究内容如下:(1)通过查阅国内外相关文献,概述了纤维复合材料的发展,分析了内嵌预应力纤维复合材料加固法的特点和研究现状,指出了目前内嵌预应力加固法研究过程中存在的问题,确定了研究内容。(2)在课题组试验研究基础上,对内嵌预应力碳纤维筋加固钢筋混凝土梁受力过程进行分析,分别从消压阶段、开裂阶段、屈服阶段和破坏阶段进行研究,得到了加固梁抗弯承载力计算公式,提出了界限加固量的计算方法。(3)利用数值软件对试件进行计算,计算结果与试验数据吻合性较好。结合不同加固方式下的承载力变化,分析了初始预应力、加固量和截面尺寸对于加固效果的影响,得到随着混凝土截面尺寸的变化,初始预应力的最优值是不改变的,而加固量的最优值是变化的。
郝永超[4]2010年在《内嵌FRP筋材加固混凝土连续梁抗弯性能研究》文中研究说明混凝土结构加固技术一直是国内外土木工程领域研究的热点。纤维增强聚合物(FRP)材料因具有轻质、高强的特性而备受土木界的关注。本文对内嵌FRP筋材加固钢筋混凝土连续梁的抗弯性能进行了试验研究和理论分析。主要研究内容及结论如下:1.对纤维增强复合材料加固混凝土结构的相关研究成果进行了较为系统地介绍,评述了纤维复合材料的研究现状与发展水平,分析了已有研究工作的局限性及优缺点。2.结合改进的Bertero-Popov-Eligehausen (BPE)模型,推导了内嵌FRP筋材的粘结长度计算公式,计算了最小粘结长度。本试验内嵌的FRP筋材的长度均大于计算长度,符合要求。3.对4根内嵌FRP筋材加固钢筋混凝土连续梁的抗弯性能进行了试验研究。重点研究了加固梁的承载力、跨中挠度以及裂缝情况等。试验结果表明:内嵌FRP筋材对加固梁的开裂荷载、屈服荷载影响不大,对极限荷载提高较多;加固梁具有良好的变形能力,抗弯变形能力较高,表现出良好的延性。内嵌FRP加固钢筋混凝土梁,其裂缝的开展受到FRP筋的约束限制,受力性能得到改善,主要体现在裂缝间距、宽度、高度均减小,数量增多。4.对在初始荷载持续作用下的内嵌混合FRP筋材加固混凝土连续梁进行了二次受力的试验研究。试验结果表明:与无初始荷载持续作用下的内嵌混合FRP筋材加固混凝土连续梁相比,由于初始荷载作用下,支座负弯矩区FRP筋材的应变较小,发生了应变滞后现象。5.在内嵌FRP筋材加固钢筋混凝土连续梁试验基础上,结合现行规范中的基本假定,推导了加固梁的短期刚度计算方法,加固梁的抗弯承载力理论计算公式以及在正常使用状态下混凝土梁挠度的计算方法,并与试验结果进行了对比分析。对加固梁的内力重分布进行了初步分析,加固梁的内力重分布发生的不充分,这是由于内嵌FRP筋材加固钢筋混凝土连续梁后其截面的延性降低所致。
蔺建廷[5]2009年在《玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能的试验研究》文中研究指明混凝土结构是土木工程中应用最为广泛的结构。由于材料老化、环境腐蚀、使用功能改变、施工质量低劣以及自然灾害等问题而导致大量的结构设施需要修复和加固。纤维增强塑料(FRP)是目前建筑结构加固工程领域的一种新型材料,具有钢材所无法比拟的耐腐蚀性和可加工性。从目前的研究现状来看,国内多数集中在碳纤维和玻璃纤维加固混凝土构件的研究上,对玄武岩纤维(BFRP)加固混凝土构件的研究较少。与碳纤维和玻璃纤维相比,玄武岩纤维具有较高的抗拉和抗冲击强度、耐腐蚀、耐高温、无污染等诸多优点,在桥梁、隧道、房屋等结构加固补强方面具有广泛应用前景。本文通过对11根梁的抗弯性能实验,采用玄武岩纤维布,对不同损失程度下的持载加固的钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了讨论,分析了纤维布加固量、配筋率、预加载程度(损失程度)、卸载程度4个变化参数对加固效果的影响。试验结果表明:1.粘贴玄武岩纤维布加固后,梁的极限承载力和开裂荷载都有一定程度的提高;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:粘贴相同层数的玄武岩纤维布时,被加固构件的配筋率越低,使用玄武岩纤维布加固的效果越明显:对于有荷载历史的二次受力试件,初始所施加荷载越大,加固后试件极限承载力的提高程度越小,因此加固前应该尽可能对结构进行卸载;对于适筋试件加固后试件的延性有所提高,对于少筋试件经玄武岩纤维布加固试件延性有一定程度的降低。2.粘贴玄武岩纤维布后,试件的平均裂缝间距明显减小,最大裂缝宽度也明显减小,对于有不同荷载历史的试件,初始所施加荷载越小,平均裂缝越小,最大裂缝宽度也越小;对不同的纤维布层数的试件,粘贴两层玄武岩纤维布的试件的平均裂缝要小,最大裂缝也小,因此粘贴两层纤维布的试件效果更优越。3.推导了玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁考虑二次受力的承载力、裂缝间距、裂缝宽度、刚度等的计算公式,并用试验结果进行验证,试验值和计算值吻合较好。4.对本次试验中的不足和需要解决的问题做了分析。
程学昌[6]2006年在《CFRP抗弯加固研究及其桥梁工程应用》文中研究表明碳纤维复合材料(CFRP)加固是当前最为引人关注且具有广泛应用前景的桥梁加固技术,但仍处于研究阶段。本文围绕着浙江省交通厅科技项目《既有桥梁的钢筋混凝土空/实心矩形板梁加固与修复技术研究》开展分析研究。在总结理论及研究现状的基础上,为掌握CFRP抗弯加固的基础性能,进行了四根钢筋混凝土梁的外贴碳纤维布(CFRP)抗弯加固性能研究,并对外贴CFRP抗弯加固梁剥离破坏问题进行了较为系统的总结阐述,从而为今后更好地防止这种早期破坏提供了基础资料;随后结合浙江省湖州地区桥梁病害调查现状,选择极具代表性的两座试验桥梁进行了板底粘钢和CFRP加固的工程应用研究,以期从多个角度来分析比较这两种桥梁加固技术在实际工程应用上的优劣。 桥梁加固前后的对比试验结果表明,碳纤维加固可有效提高桥梁结构的承载能力及使用刚度,较之传统的桥梁结构加固技术它具有高强高效、施工便捷、耐久性及耐腐蚀性好、适用面广、不中断交通以及不改变桥梁净空等显着优点;同时随着CFRP生产成本的降低,其经济优势正逐步显现。 总之,本文是在试验研究掌握CFRP抗弯加固性能的基础上,结合工程应用实例,从设计、施工、加固效果、经济分析以及应用前景等方面比较系统地总结了碳纤维加固技术,为碳纤维加固技术在桥梁工程中的推广应用积累了宝贵的工程经验。
王孟莹[7]2007年在《碳纤维片材粘贴加固RC板桥计算方法研究》文中进行了进一步梳理随着交通运输的发展和通行荷载等级的提高,大量现役桥梁需要进行承载力提升和维修加固。钢筋混凝土板桥因其独有的优点,在高速公路小跨径桥梁中被大量的采用。已有试验和工程应用研究可以看出,碳纤维片材加固矩形截面实心板和T梁研究得较多,对碳纤维片材用于空心板梁的加固比较少。截至目前为止我国公路行业中尚无这一专业工作的技术规范,亦无暂行技术规程。因此,有待于进一步完善和总结计算理论和方法。本文收集国内外有关粘贴碳纤维加固设计的计算方法,收集到国内外有关公路桥梁及相关行业的加固规程、规范中的计算方法和公式,主要有《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》中国工程建设标准化协会标准、《混凝土结构加固设计规范》中华人民共和国国家标准、我国台湾规范、美国ACI-440规程等、另外还有一些论文所提出的计算公式。考虑我国各设计、科研及施工单位在桥梁加固工作中已有的成果及所借鉴使用的规范、标准,确定了《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》、《混凝土结构加固设计规范》和台湾规范这叁种规范中的碳纤维粘贴加固计算公式进行对比分析。结合文献中已有的试验及数据,分别应用叁种计算公式对所取试验板进行加固计算,并对试验值和计算值进行对比和误差分析,经比较推荐《混凝土结构加固设计规范》中的计算公式作为板桥加固计算的依据,并通过计算实例进行验证。
余阳[8]2014年在《CFRP加固钢筋混凝土梁承载性能研究》文中研究表明碳纤维布加固技术发展至今,其出色的工程性能为建筑行业带来了巨大效益,不断受到业界的追捧,其研究、开发潜力不可估量。碳纤维布通过粘结剂与混凝土粘结,协同受力,通过碳纤维布高强的特性,为加固结构提供约束,来提高加固结构的承载力,改善结构的刚度及延性。首先对加固的意义进行了描述,分析了造成建筑结构老化、承载力不足的原因,对其行业现状,特别是碳纤维布加固法近年来的研究发展情况进行了介绍,同时提出了本文的研究方向及研究方法。其次对碳纤维布加固法进行了理论分析,介绍了加固的基本原理,分析了加固梁的破坏特征,根据材料本构关系,介绍了碳纤维布加固钢筋混凝土梁承载力计算方法。并介绍了有限元法的相关概念,以及有限元法的相关理论知识。并基于有限元软件介绍了叁种钢筋混凝土建模有限元计算模型,介绍了各材料的性质、本构关系及破坏准则,介绍了模拟混凝土的混凝土实体单元、模拟钢筋的杆单元、模拟碳纤维布的膜单元以及模拟刚性垫块的普通实体单元的相关理论基础。然后运用有限元计算软件模拟了文献中试验模型,模拟计算共选取了5根钢筋混凝土简支梁,计算结束后对计算结果进行了分析研究。分析了荷载与混凝土最大压应变、梁跨中挠度、钢筋、碳纤维布最大拉应变之间的关系,并在此基础上研究了混凝土强度、配筋率(配箍率)、碳纤维布粘贴形式、剪跨比、加固量、环境温度等对加固梁承载力的影响。最后对模拟计算结果进行了分析和总结,并对今后碳纤维布加固的发展方向进行了展望。
李贵炳[9]2006年在《碳纤维片材加固钢筋混凝土梁抗弯性能与剥离破坏研究》文中研究说明过去二十几年的试验研究、理论分析及工程实践表明：纤维片(板)材替代钢板加固钢筋混凝土结构的受弯构件是一种十分有效的方法，并且在试验研究和工程应用方面都取得了很多研究成果。但作为一门新兴的结构加固技术，无论在基础研究还是工程应用等方面还有许多亟待解决的问题。例如，不同预载下加固构件与完好状态下加固构件的抗弯性能是否存在差异；加固后构件的变形计算；FRP片材产生剥离破坏的机理及剥离承载力的计算以及梁柱节点处梁的抗弯加固等。本文通过相应试验对上述问题开展了以下研究工作：1．模拟实际构件的加固及受力过程，对在不同荷载作用下外贴CFRP加固梁进行了抗弯性能试验研究。试件包括16根外贴CFRP加固梁和2根对比梁。试验参数为：纵筋配筋率、CFRP加固量、黏贴纤维布时的预载水平。根据试验结果，对影响加固构件抗弯性能的因素进行了详细地分析；分析了构件加固时所受预载水平对其加固后抗弯性能的影响规律及其机理：在现有纤维片(板)材加固钢筋混凝土梁变形计算方法的基础上，提出了修正的截面惯性矩计算公式，通过与试验结果对比，检验了修正公式的合理性。2．为了考察节点处梁的负弯矩区段CFRP片材加固后的抗弯性能及节点处CFRP片材的锚固方式，进行了9根CFRP片材加固梁和1根对比梁的试验。试验参数包括：锚固方式、CFRP加固量和加固时预载的水平。根据试验结果详细地分析了加固后梁的抗弯承载力和变形性能；通过对不同的锚固方式的对比分析，提出了合理的节点锚固方法。3．针对FRP片材加固钢筋混凝土梁出现剥离破坏这一模式，对ACI440和CECS146规定的承载力计算方法和现有的剥离承载力计算模型进行了对比研究。计算结果与试验结果(发生剥离破坏的碳纤维片材加固钢筋混凝土梁)进行了对比分析，归纳总结了现有计算方法存在的问题，为进一步研究如何合理确定纤维片材加固受弯构件的剥离承载力提供了方向。4．为了研究FRP片材的剥离破坏机理，在9根加固梁试验中设计了CFRP片材的应变测试方案，记录了试验全过程中CFRP片材的应变分布。通过对CFRP片材应变分布规律及试件破坏过程的分析，研究了由弯剪裂缝引起的CFRP片材剥离破坏的机理；建立了由弯剪裂缝引起剥离破坏时的剥离承载力计算模型；通过文献收集了发生此类剥离破坏的63根加固梁的试验数据，通过与这些试验数据的对比，检验了所提出计算模型的合理性。5．为了解决梁柱节点处梁的抗弯加固受结构使用功能和空间等因素的制约，进行了6根在梁侧黏贴碳纤维片材加固梁和1根对比梁的抗弯性能试验。试验参数为CFRP加固量、CFRP的布置方式及节点处CFRP片材的锚固方式。采用试验结果，分析了加固后梁的抗弯性能及节点处CFRP片材的锚固方式。
文竹[10]2014年在《预应力HFRP加固梁抗弯性能优化设计研究》文中认为预应力纤维布加固结构是一项新型的加固技术。本文建立了预应力混杂纤维复合材料（Hybrid Fiber Reinforced Plastic,HFRP）加固钢梁和钢筋混凝土（RC）梁抗弯性能的分析模型,并提出了相应的HFRP的优化设计模型。论文的主要内容如下：1.在现有的工字型钢梁受弯承载力计算公式的基础上，推导出预应力单一纤维（或HFRP）加固工字型钢梁的抗弯承载力公式，根据加固设计的荷载提升要求，建立了以工程造价为目标函数、以抗弯强度为约束条件的HFRP优化设计模型，并在数学软件MATLAB平台上实现了其优化算法。2.在现有的RC梁受弯承载力计算公式基础上，分别推导出预应力单一纤维（或HFRP）一次加固和二次RC梁的抗弯承载力公式，进而建立了以工程造价为目标函数、以RC的抗弯强度为约束条件的HFRP优化设计模型，同时在软件MATLAB上实现了算法。3.运用上述模型分别对典型的钢梁和RC梁进行了加固优化设计，并基于ANSYS建立了相应的叁维有限元模型，模拟了HFRP加固钢筋混凝土梁的全过程，验证了所提出的优化设计理论的正确性。
参考文献：
[1]. 纤维复合材料加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究[D]. 王文炜. 大连理工大学. 2003
[2]. CFRP/GFRP层间混杂加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究[D]. 郭晓博. 重庆交通大学. 2014
[3]. 内嵌预应力CFRP筋加固钢筋混凝土梁正截面承载力理论研究[D]. 赵旭. 河南理工大学. 2015
[4]. 内嵌FRP筋材加固混凝土连续梁抗弯性能研究[D]. 郝永超. 河南理工大学. 2010
[5]. 玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能的试验研究[D]. 蔺建廷. 大连理工大学. 2009
[6]. CFRP抗弯加固研究及其桥梁工程应用[D]. 程学昌. 浙江大学. 2006
[7]. 碳纤维片材粘贴加固RC板桥计算方法研究[D]. 王孟莹. 长安大学. 2007
[8]. CFRP加固钢筋混凝土梁承载性能研究[D]. 余阳. 宁夏大学. 2014
[9]. 碳纤维片材加固钢筋混凝土梁抗弯性能与剥离破坏研究[D]. 李贵炳. 浙江大学. 2006
[10]. 预应力HFRP加固梁抗弯性能优化设计研究[D]. 文竹. 南京航空航天大学. 2014
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