赵良龙[1]2017年在《碳纤维加固钢筋混凝土结构可靠性分析》文中研究指明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。
崔志武[2]2007年在《超载预裂梁加固后力学性能研究》文中进行了进一步梳理目前,公路桥梁超载现象普遍,超载使钢筋混凝土桥梁开裂损伤,进而影响桥梁的承载力,使得大量桥梁迫切需要加固。人们对结构加固已做了大量研究,但对加固后复合截面工作机理仍认识不足,以至工程中存在达不到加固效果甚至失败的例子。本文选择了碳纤维加固和钢板加固两种工程中常用的加固方法进行室内试验,并结合理论分析,研究加固后截面内力分配问题,进一步认识复合截面工作机理,并为加固设计提供参考。试验共预制32根钢筋混凝土试验梁,针对桥梁超载现状分别以0.85、1.0、1.2倍承载力设计值作为预加荷载幅值对试验梁反复超载20次,再进行碳纤维加固和粘钢板加固。研究超载预裂梁加固后正常使用荷载水平内力在原梁和加固材料之间的分配情况,试验证明这两种加固方法复合截面仍按照平截面假定工作,可以用换算截面方法以弹性理论进行内力分析;注意到加固前超载预裂程度高则加固材料内力分配比例降低,不能有效减小原梁负担;配筋率、加固量、加固方法都会影响截面内力分配。加固前研究较高预加荷载幅值多次超载对梁抗弯性能影响,研究表明试验梁对有限次程度高的超载有一定抵抗能力;研究碳纤维加固后试验梁抗弯性能,研究表明超载预裂程度、加固量、配筋率及加固方式等都会影响梁的抗弯性能,超载不会降低加固后梁的承载力,超载预裂程度高的梁碳纤维加固后更易发生剥离破坏,建议工程中开裂损伤较重的结构加固更要加强锚固。
蔺新艳[3]2004年在《碳纤维加固钢筋混凝土梁试验研究与分析》文中认为本文对碳纤维加固钢筋混凝土纯弯梁进行了试验研究和理论分析。在15根试验梁中，3根为普通钢筋混凝土对比梁，12根为碳纤维加固钢筋混凝土梁。试验梁加固之前，首先对12根欲加固梁进行了受弯试验，以形成初始损伤。碳纤维加固混凝土梁的主要变化参数为配筋率、初始损伤和碳纤维粘粘量。 试验过程中观测了各试验梁的钢筋、碳纤维和跨中截面混凝土表面的应变，梁的变形曲线，裂缝的形态和发展，正截面受弯破坏形态等；绘制了试验梁的跨中荷载—挠度曲线。并且对试验结果进行了分析：比较了普通钢筋混凝土梁和碳纤维加固钢筋混凝土梁的跨中荷载—挠度曲线、裂缝出现和发展、裂缝宽度和间距、钢筋应变等的异同。 本文通过对试验结果的分析，主要研究成果如下： 1 试验结果表明，有无初始损伤对加固梁的破坏形态和抗弯承载力没有影响； 2 分析了碳纤维加固梁的裂缝特性和平均裂缝间距变化的机理； 3 在试验分析的基础上，提出了加固后构件的最大裂缝宽度比普通钢筋混凝土受弯构件有所降低。对于本文试验中的构件，在正常使用范围内最大裂缝宽度可降低25％； 4 提出了碳纤维加固受弯构件的平均裂缝间距和最大裂缝宽度的计算公式； 5 在试验结果分析的基础上探讨了配筋率、初始损伤情况、碳纤维粘贴量对钢筋混凝土简支梁正截面受弯承载力的影响，根据试验结果和破坏机理建立了计算模型，采用平截面假定，给出了碳纤维加固钢筋混凝土梁正截面受弯承载力的计算公式，并将理论计算结果与试验结果进行了比较，证明所提出的计算方法是可行的。
李春良[4]2008年在《预应力CFRP加固钢筋砼梁复合结构力学行为分析》文中进行了进一步梳理预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁技术是利用树脂类粘结剂将带有预应力的碳纤维布粘贴在混凝土结构的表面,形成一种新型的预应力复合结构体。若用此法对现有桥梁结构进行加固,可充分发挥碳纤维高强的特性。本文研究内容包含了力学、化学、材料等学科的理论与方法,具有学科交叉的优势和特色,又有一定的理论和应用价值,该项技术必将具有广阔的应用前景。本文的研究内容是吉林省科技厅项目“碳纤维加固修补钢筋混凝土梁的理论与实验研究”(20040511)内容中的一部分,主要工作内容如下:1、基于弹性理论,推导出碳纤维与混凝土界面粘结强度的解析模型以及预应力碳纤维初始张拉力的控制模型,并结合相关试验确定了碳纤维与混凝土间粘结强度值,为实际工程设计提供了设计参数。2、采用先进设备进行了界面剪切拉伸试验;并对试件施加了疲劳荷载,研究了粘结界面的疲劳性能,确定了碳纤维与混凝土界面粘结强度的可靠性。3、通过弯曲试验研究了预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁的变形规律、失效形式以及不同预应力张拉值对加固效果的影响程度。4、采用新的研究思路分析了预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁的力学行为,基于状态空间理论和经典层合梁理论分别建立了预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁的层合理论模型,编制了非线性计算程序,具有一定的实际意义。
葛超[5]2012年在《碳纤维加固钢筋混凝土梁正常使用下的刚度试验研究》文中研究指明近年来,随着加固理论的完善和材料价格的降低,碳纤维加固混凝土结构技术在实际工程中得到了广泛的应用。由于碳纤维材料的轻质、高强、耐腐蚀、施工便利等特点,碳纤维加固混凝土结构技术已经成为了土木工程领域的热点问题。现有很多研究的重点都集中在加固后构件的极限承载力方面,而对梁加固后的正常使用性能方面的研究却很少。对此,本文通过试验和有限元模拟的方式对碳纤维布加固梁在正常使用情况下的刚度进行研究。由于在实际加固工程中,原有结构已承受一定的荷载,加固后的构件多处于二次受力状态。本文做了20根直接加固梁与二次受力加固梁的试验研究。试验中分析了加固梁的破坏模式、裂缝开展情况与梁的挠度变化情况。试验结果表明：加固梁的截面应变仍符合平截面假定,加固后梁的抗弯承载力有了显着的提高,碳纤维布能有效抑制梁裂缝的开展并提高梁在正常使用阶段的刚度,初始损伤对加固后梁的刚度有一定的影响。在试验和有限元模拟的基础上,推导出了直接加固梁和二次受力加固梁在正常使用阶段的刚度计算公式,并通过试验验证了公式的合理性与实用性。
杨君[6]2007年在《碳纤维加固钢筋混凝土结构的抗火性能分析》文中认为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。
倪国葳[7]2014年在《地震损伤钢筋混凝土构件修复加固试验及数值模拟》文中认为我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)及老版本规范均明确规定“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标,对于“中震可修”情况,如何采取合理有效、施工方便的修复加固技术是工程中须重点解决的问题。钢筋混凝土梁柱是框架结构的重要组成部分,其在中度水准地震作用下存在较高的破坏风险,且经大量地震灾害分析表明,建筑结构地震损伤破坏往往集中在构件端部,对其加固性能等的研究尚不充分。本文通过试验研究、数值模拟及理论分析,研究损伤、加固后的钢筋混凝土柱和梁端试件抗震性能、受力特性及加固构造措施,为我国建筑抗震设计规范和混凝土结构加固规范的修订提供试验和理论基础,主要工作及成果包括:1)设计并制作6根钢筋混凝土柱试件及6根钢筋混凝土梁端试件。其中2根柱试件及2根梁端试件一次性加载至破坏,采集试验数据作为对比试件。其它试件进行损伤后加固。第一步对原试件进行低周往复损伤试验;第二步对损伤试件进行碳纤维加固和钢板加固,再对加固试件进行低周往复试验。柱试件的变化参数为轴压比与加固方式、梁端试件的变化参数为纵向钢筋配筋率与加固方式,研究分析试件的滞回性能、骨架曲线、耗能、延性、刚度退化及破坏形态等抗震性能。试验结果表明,轴压比小的加固柱试件较轴压比大的加固柱试件耗能高;采用碳纤维布加固后的受损梁端试件可以有效抑制塑性铰延展及混凝土的脱落破碎,表现出较好的承载力、耗能能力及延性等抗震性能。2)受损试件的数值模型参数确定是建模分析的难点,本文提出了基于截面刚度退化系数的“截面等效刚度”方法与基于混凝土强度损伤系数的“截面承载力等效强度”方法,通过简化分析,并将其用于试件数值模拟关键参数的确定,结合采用ANSYS有限元程序,对不同方式加固的试件进行数值建模分析,结果表明,数值分析结果与试验结果吻合较好,进一步验证了本文所建模型与关键参数确定的合理性和可信性。3)试验结果表明,加固后的柱试件与梁端试件承载力得到不同程度的提高,文中建立了钢筋混凝土损伤加固柱试件斜截面受剪承载力计算模型与钢筋混凝土损伤加固梁端试件抗剪承载力计算模型,且对该计算方法进行了试验数据验证,为实际工程加固设计提供理论基础。
朱锋[8]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。
景萌[9]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》文中进行了进一步梳理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。
邓卓为[10]2015年在《钢筋混凝土梁碳纤维加固机理及仿真研究》文中研究表明随着社会的发展,既有建筑物由于结构用途的改变、荷载类型的改变、自然灾害作用、环境侵蚀等使结构承载力和使用功能不能满足使用要求,需要对其进行各种加固处理。本文针对碳纤维加固机理和数值仿真展开研究,得出了一些结论,主要内容如下:1、通过对几种重要的结构加固方法的对比分析,得出碳纤维加固效果以及施工的操作性等均要优于其他加固方法;2、通过对碳纤维加固混凝土受弯结构构件的加固机理的理论分析,得出了加固后梁的承载力计算方法及加固前后梁刚度和挠度变化规律;3、通过ANSYS对碳纤维加固钢筋混凝土数值仿真分析,得出采用ANSYS数值仿真碳纤维加固混凝土梁能有效的模拟碳纤维加固且能有效考虑混凝土与碳纤维等材料的非线性特性;4、建立了碳纤维加固实际工程仿真模型并与手算结果进行对比,得出了手算结果较建模结果来说是安全的,梁底黏贴碳纤维加固能有效的改善梁的挠度和截面应力,支座处竖向黏贴碳纤维能有效改善支座处的混凝土开裂情况。
参考文献：
[1]. 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
[2]. 超载预裂梁加固后力学性能研究[D]. 崔志武. 河北工业大学. 2007
[3]. 碳纤维加固钢筋混凝土梁试验研究与分析[D]. 蔺新艳. 郑州大学. 2004
[4]. 预应力CFRP加固钢筋砼梁复合结构力学行为分析[D]. 李春良. 吉林大学. 2008
[5]. 碳纤维加固钢筋混凝土梁正常使用下的刚度试验研究[D]. 葛超. 昆明理工大学. 2012
[6]. 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
[7]. 地震损伤钢筋混凝土构件修复加固试验及数值模拟[D]. 倪国葳. 天津大学. 2014
[8]. 碳纤维加固混凝土结构试验研究[D]. 朱锋. 山东大学. 2012
[9]. 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
[10]. 钢筋混凝土梁碳纤维加固机理及仿真研究[D]. 邓卓为. 长沙理工大学. 2015
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