CFRP用于火灾后钢筋混凝土梁抗弯加固的试验研究及有限元分析

笔者结合对结构火灾损伤的分析 ,采用有限元分析软件ANSYS对火灾后CFRP加固钢筋混凝土梁荷载与应变、挠度的关系进行了数值分析 ,并与试验结果进行了比较 ,吻合良好。加固后的混凝土梁在钢筋屈服后 ,仍然有一定的荷载容量。这种荷载承受能力可一直持续到结构破坏 ,这主要是碳纤维布在后期发挥的作用 ,用碳纤维布加固受火后的混凝土梁 ,能明显地提高梁的极限承载力 ,在钢筋屈服后对梁的刚度有较大幅度的提高。在挠度的计算中 ,在钢筋屈服后 ,有限元模型由于混凝土的裂缝快速发展 ,刚度下降很大 ,所以挠度在相同荷载下 ,稍大于试验值。这与笔者提出的扰度简化计算公式的计算结果与试验数据十分吻合。用ANSYS对CFRP加固梁进行分析能够达到比较精确的理论分析结果。     

混凝土徐变对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的挠度影响

根据混凝土徐变规律，推导CFRP加固钢筋混凝土梁的徐变计算公式，分析混凝土徐变对CFRP加固钢筋混凝土梁中和轴的影响，建立CFRP加固钢筋混凝土梁的挠度计算模型；通过实例分析、验证计算模型的有效性，研究成果可供碳纤维布加固钢筋混凝土结构设计参考。     

碳纤维布加固高温作用后的连续梁试验研究和功能可靠度分析

比较分析了五根混凝土连续梁在碳纤维布加固后的极限荷载、变形、裂缝、延性系数等指标.在实际加固工程中无法对钢筋混凝土连续梁梁项进行加固,因此在试验中采用CFRP来加固梁的跨中,增强其正截面的抗弯承载力,并利用梁支座处出现塑性铰,引起弯矩重分布的特性,来达到加固的目的.为使试验更加接近加固工程实际情况,试验中加固是在持载情况下进行的.试验研究表明：使用碳纤维布提高高温作用后的混凝土连续梁的方法,能有效地抵抗二次火灾的影响;基于试验结果,推导出高温作用后碳纤维布加固的实用设计方法,与试验数据可以较好地吻合.在不能找出加固后梁所有失效模式的情况下,利用分阶段平截面弹塑性分析法求出加固后连续梁的极限挠度,求出了梁的功能（挠度）可靠度.     

采用碳纤维加固火灾后预应力混凝土框架的试验研究

首先简要介绍了预应力混凝土框架火灾试验情况、火灾后采用碳纤维加固试验过程，然后对加固后的混凝土框架进行静力试验．通过对试验结果进行分析．发现加固后的预应力混凝土框架承载力显著提高，延性和整体刚度得到改善，碳纤维能较好地发挥作用。因此碳纤维加固技术是一个值得进一步深入研究的课题。     

基于荷载试验的空心板桥加固效率分析

基于3座预应力混凝土空心板桥在试验荷载下加固前后荷载试验及理论计算得出的板底平均应力和挠度结果,对比粘贴碳纤维筋加固、简支转连续加固和粘贴钢板加固3种方法对简支预应力空心板桥结构的力学性能的提升效果。结果表明,粘贴碳纤维筋加固及粘贴钢板加固方法对结构刚度有轻微提高,对结构的延性及承载力有一定的提高;简支转连续加固方法在荷载作用下挠度减小最为明显,对结构刚度和承载力提升明显,对支点处的抗剪承载力也有所提升。     

燃气爆炸下碳纤维复合加固板的动力响应和参数分析

为研究燃气爆炸对碳纤维复合加固板的行为响应,运用实验的方法,构建碳纤维复合加固板模型,改变碳纤维加固方式、碳纤维布的粘贴布层数和碳纤维筋间距等参数,分析碳纤维复合加固板的抗爆性能和参数。结果表明:Z-CZ-JG型碳纤维复合加固方式对提高板的抗爆性能效果最好;碳纤维布的粘贴层数在考虑安全性与经济性时,粘贴2层碳纤维布加固效果最好;改变碳纤维筋间距能影响碳纤维复合加固板的抗爆性能,但是在配筋率不变的情况下,减小碳纤维筋间距可以提高板的抗爆性能,但提高幅度较小。在燃气荷载作用下碳纤维复合加固板整体呈弯曲破坏,粘贴碳纤维布和内嵌碳纤维筋能够提高钢筋混凝土板的整体性和抗弯刚度,遏制加固板上裂缝的扩展,提高加固板的抗爆性能。     

CFRP增强钢筋混凝土梁柱节点锚固措施

对碳纤维增强材料(CFRP)在节点处锚固体系的研究及确定性结论很少,ACI440.2R规范仅给出了概念性的锚固措施;《混凝土结构加固设计规范》虽然提出了定量的锚固措施但缺乏理论支撑和试验支撑。为确定梁柱节点处CFRP具体的锚固措施,对粘贴CFRP加固的钢筋混凝土梁柱节点试件分别采用体内和体外锚固、并采用悬臂梁分级加载的试验方法研究锚固体系的可靠性和有效性。结果表明:现行规范的锚固措施无法保证结构加固后的安全;机械锚固方式锚固CFRP是可靠有效的;夹具的尺寸及刚度对锚固效果有显著影响,夹具的趾部长度不宜超过100 mm;体外锚固不破坏原结构并能提高柱的抗剪能力,在结构加固时宜优先采用。     

碳纤维在钢筋混凝土梁抗弯加固设计中的应用

近年来,在钢筋混凝土结构改造加固工程中,碳纤维材料在加固设计中应用发展迅速.通过工程实例,介绍了碳纤维材料加固技术中提高钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算方法和施工工艺.     

火灾作用后RC简支梁抗弯承载力试验研究和可靠度分析

建筑物发生火灾后 ,结构的力学性能如何变化一直是研究人员普遍关注的热点问题。但是火灾对建筑物的影响因素较为复杂 ,这些问题至今还没有得到很好的解决。笔者通过试验研究了 11根三面受火钢筋混凝土简支梁在不同初始荷载和配筋下的火灾后抗弯承载力和可靠度 ,并进行了比较。试验结果表明 :在其他条件相同仅配筋不同时 ,钢筋配置适当增加 ,火灾后抗弯承载力下降减少 ,钢筋混凝土梁的抗火能力增强 ;在其他条件相同仅初始荷载不同时 ,初始荷载增加 ,抗弯承载力下降增加 ,火灾后可靠度的下降幅度也增加。试验研究为钢筋混凝土梁的抗火设计和火灾后的修复和加固提供了参考依据。     

外贴CFRP增强钢筋混凝土梁许用剥离应变研究

为进一步明确碳纤维增强材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)受弯构件的破坏模式,判断相关规范提出的CFRP许用剥离应变计算公式的正确性,设计并开展钢筋混凝土梁外贴CFRP加固试验,采用2点对称简支加载,探究加固试件的破坏模式和CFRP初始剥离时的应变。结果表明:加固试件的基本破坏模式为CFRP剥离破坏;一些规范规定的许用剥离应变与试验值的比值在0.28~5.12之间,多数规范的许用剥离应变远大于实测值,按规范计算的许用剥离应变的变异系数均大于46%;CFRP的剥离不仅与混凝土强度、CFRP用量和弹性模量有关,还与剪跨比、箍筋配筋率和纵筋配筋率等因素有关。     

截面温度非均匀的防火装饰一体化钢梁的抗火性能分析

基于ANSYS软件建立了细石混凝土半填充、细石混凝土全填充和加气混凝土砌块填充三种防火构造的分析模型,探究了截面温度非均匀分布对防火装饰一体化钢梁的温度场和剩余承载力的影响,分析了钢梁上下翼缘及腹板参数对构件抗火性能的影响。结果表明,翼缘宽度的增大会明显降低钢梁的剩余承载力,翼缘厚度的增加会导致钢梁承载力略有下降,钢梁高度的变化对剩余承载力影响不大。给出了防火装饰一体化钢梁剩余承载力的简化计算公式,公式计算结果与有限元结果吻合情况较好。     

异形阻燃木-混凝土组合梁耐火特性实验*

为提高纯木梁的耐火性能,提出异形阻燃木-混凝土组合梁提高耐火性能的方法。通过实验研究对比Π形、T形的异形阻燃木-混凝土组合梁与全混凝土梁受火特性和剩余承载力。研究结果表明:3面受火后,异形阻燃木-混凝土组合梁上部多数区域未达强度降低起始温度,全混凝土梁均超过强度降低起始温度,且受火温度远远高于木-混凝土组合梁;T形阻燃木-混凝土组合梁试件剩余承载力最大,耐火能力最强,Π形阻燃木-混凝土组合梁次之,全混凝土梁最差;异形阻燃木-混凝土组合梁受火后损坏情况轻于全混凝土梁,但产烟量大于全混凝土梁。     

火灾下钢筋混凝土梁热力学性能数值模拟分析*

为了研究火灾下钢筋混凝土（RC）简支梁的热力学性能,建立火灾高温下RC梁的数值分析模型,与火灾试验对比验证模型的有效性;分别对4根完全相同的RC梁进行不同受火试验,研究受火时间、混凝土高温爆裂及钢筋-混凝土黏结高温退化对RC梁截面温度场分布、钢筋应力与滑移量分布、残余抗弯承载力的影响规律。研究结果表明:截面温度梯度随受火时间增长而扩大,底部角筋比其他纵筋升温均快;混凝土爆裂对直接受火面10 mm厚度范围内温度影响较为显著,角筋升温速率随受火时间增长而增大;底部纵筋应力随受火时间增长而下降,中筋的应力高于角筋;钢混界面滑移量随受火时间增长而增大,底部中筋的滑移量小于角筋;残余抗弯承载力随受火时间增长而线性减小;爆裂深度对残余抗弯承载力的影响程度要高于爆裂面积,跨中1/5跨长位置爆裂对残余抗弯承载力影响最大。     

火灾下钢筋混凝土板温度场分布

本文对足尺钢筋混凝土板进行了恒载下受火试验研究,通过试验,了解了钢筋混凝土板在受火过程中的温度分布规律;并与有限元分析结果进行了对照,结果吻合较好。全部火灾试验采用自行研制的火灾试验炉,试验结果表明炉子性能稳定、使用方便。     

钢筋混凝土梁在火侵袭下的反应分析

结构物在大火侵袭下，结构内部温度和结构挠度、内力将随时间发生不断变化，这种变化极为复杂。本文在试验研究的基础上，采用非线性有限元法，着重研究钢筋混凝土梁在火侵袭作用下其温度和挠度的反应，提出了一种理论分析方法，编制了计算机程序，对钢筋混凝土梁的温度、挠度和内力的反应进行了计算，并得到试验结果的验证。     

受火后方钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱力学分析

利用ABAQUS软件建立了火灾后方钢管约束钢筋再生混凝土轴压短柱非线性有限元模型,在确定混凝土和钢材的本构基础上,对其火灾后轴压性能进行了数值计算,并与已有相关试验数据进行了对比验证。分析了升温时间、基体混凝土强度、再生粗集料取代率、截面尺寸、含钢率等参数对火灾后轴压性能的影响规律。结果表明:随着升温时间的增加,试件截面角部对中心区域的约束效果逐渐减弱,截面应力逐渐降低且分布趋向均匀;基体混凝土强度和截面直径是影响试件剩余承载力和初始损伤的主要因素,集料取代率和含钢率影响较小,所有试件的损伤发展过程较为相似;各试件的耗能能力随升温时间的增加呈现先提高后降低的趋势;提出了此类试件火灾后相关评价指标的简化计算公式,可为工程实际应用提供参考。