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。     

碳纤维布加固火灾后足尺钢筋混凝土梁的试验研究

目前，对碳纤维布加固火灾后足尺钢筋混凝土结构的试验研究还不多。本文简要介绍了足尺钢筋混凝土粱火灾试验情况、火灾后梁的加固方案，然后对加固后的梁进行静载试验。试验结果表明，采用碳纤维布(CFRP)加固能显著提高梁的刚度和承载力，就刚度提高程度而言，CFRP在后期阶段贡献较大，就承载力提高程度而言，粘贴两层所提高的程度不是粘贴一层的两倍；CFRP加固后的受火梁在荷载作用下沿高度方向上混凝土的应变近似直线分布。实验结果为火灾后混凝土结构的修复加固提供了可靠的试验依据。     

钢筋混凝土梁桥火灾高温安全评价

综合考虑火灾高温下影响钢筋混凝土结构性能的参数,利用数值模拟程序分析火灾高温下钢筋混凝土矩形截面梁的温度分布,研究了保护层厚度对ISO 834标准火灾升温过程中钢筋混凝土矩形截面梁极限弯矩的时变效应规律.在此基础上,建立了钢筋混凝土梁桥火灾高温安全评价模型,提供了相应的计算方法,分析了不同温度下钢筋和混凝土的弹性模量损伤度及强度损伤度,对火灾高温下不同时间钢筋混凝土梁桥安全指标实现了量化归类.结果表明:在火灾高温作用下混凝土弹性模量比其相应强度更容易损伤,损伤速率大;火灾时间和保护层厚度对钢筋混凝土梁极限弯矩和安全等级有较大影响;火灾高温超过40 min后,梁的极限弯矩直线下降,100 min左右,可达严重损伤;钢筋混凝土梁极限弯矩随保护层厚度的增加呈线性递增关系;提高混凝土保护层厚度,可有效提高火灾场钢筋混凝土梁的耐火极限和安全等级.     

尾矿砂绿色混凝土梁受剪性能试验研究

利用不同尾矿砂取代率的混凝土梁斜截面受剪性能进行试验研究,结果表明:尾矿砂绿色混凝土梁与普通混凝土梁的受力破坏形态相似,在相同荷载下,尾矿砂绿色混凝土梁的箍筋应变大于普通混凝土梁,跨中挠度随着剪跨比的增大而增大;从开裂荷载来看,40%替代率的尾矿砂绿色混凝土梁抗裂性能最好,极限承载能力最高。并根据试验结果建立了较为合理的尾矿砂绿色混凝土梁斜截面受剪承载力计算公式。     

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。     

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.     

碳纤维布加固技术在结构安全隐患工程的应用

安全隐患的工程概况 某制药厂提取车间建于1984年，由于建成时间较久，结构老化，无论抗震能力还是承载能力已不能满足安全使用要求。因长期受腐蚀性气体的侵蚀，三根薄腹梁下弦混凝土与钢筋均遭受严重腐蚀，导致保护层混凝土开裂、酥松、剥落，造成混凝土梁有效截面减少，使结构构件断面刚性降低、挠度增加，久之混凝土作用会失效，存在一定的工程安全隐患。另外由于下弦钢筋锈蚀、剥落，钢筋受力截面削弱，     

先张法预应力空心板桥简支转连续加固方法

先张法预应力空心板桥在服役过程中会出现跨中挠度过大、预应力钢束配筋不足以及预应力损失过大等问题,从而导致桥梁线型不正常、抗弯承载能力不足,再加上先张法钢束不上弯,不能更好参与抗剪,往往会使得支点截面产生抗剪能力不足的现象。要使桥梁同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求,需对其加固。对于多跨简支体系的先张法板桥,较好的方法是采用简支转连续的加固方法。以云南玉溪黑箐桥简支转连续加固为例,分别采用理论计算和荷载试验的方法对该桥进行分析。理论计算的结果表明:体系转换后,跨中弯矩、挠度明显减小,达到了加固效果,提高了桥梁的抗剪、抗弯承载力和抗裂性。荷载试验结果表明:简支转连续加固后,空心板底缘应力平均降低13.2%、挠度平均减小20.7%,结构刚度大幅度提高。     

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。     

基于二阶矩法的钢筋混凝土连续梁可靠度分析

根据结构可靠性理论,运用应力-强度干涉模型,考虑随机参数服从正态分布情况下的影响,构建连续梁在强度失效模式下的可靠性模型,应用二阶矩法通过数值分析计算结构的可靠指标,得出了结构的可靠度。为使所建立的模型符合钢筋混凝土结构的具体受力特点,荷载效应计算中考虑了钢筋混凝土结构的内力重分布,承载能力计算中参考了《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)给出的近似计算公式,得到了多维非线性的极限状态方程。通过实例对模型和可靠度方法进行了验证,计算分析表明,本文所建立的可靠性模型揭示了钢筋混凝土连续梁在各种随机因素作用下强度失效的规律,为钢筋混凝土连续梁的可靠性分析提供了依据。此外,本文提供的构件可靠度计算思路也可为其他各类钢筋混凝土构件的可靠度分析提供参考。     

考虑爆裂影响的钢筋混凝土梁火灾温度场数值分析

为了描述混凝土高温爆裂对构件热传导过程的影响,结合钢筋混凝土梁火灾试验,考虑爆裂时间和区域的不确定性,建立了火灾下钢筋混凝土梁数值分析模型,分析爆裂深度、爆裂面积比、爆裂位置等爆裂参数对梁跨中截面温度场的影响规律。研究结果表明:当钢筋混凝土梁发生受火爆裂,梁截面的温度显著升高,并随爆裂深度的增大而进一步增强;爆裂面积比对截面温度场影响不显著,当爆裂深度、爆裂位置一定,爆裂面积比增加达到13%左右时,截面温度场基本上不再变化;爆裂深度、爆裂面积比一定,梁跨中爆裂对截面温度场影响最大,但是底部纵筋处温度较顶部纵筋处温度升高较快。     

在役钢筋混凝土梁斜截面抗剪可靠度评估方法

在役钢筋混凝土梁斜截面抗剪可靠性是迫切需要研究的问题。本文在分析锈蚀钢筋混凝土梁力学性能研究成果的基础上,建立了在役钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算公式;针对在役构件具备实测资料的情况,将抗力和荷载进行随机变量处理,提出了评估在役钢筋混凝土梁斜截面抗剪可靠度的方法,并进行了实例分析和计算。     

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。     

钢筋混凝土柱温度场试验研究

研究钢筋混凝土柱在升温、降温加热曲线作用下的截面温度场分布。完成了1根边长700mm方形钢筋混凝土柱的四面受火温度场试验,加热曲线升温段为ISO-834标准升温曲线,降温段为随炉冷却降温曲线。试验过程中测得了柱截面内不同位置的温度变化。建立有限元模型对试验结果进行了模拟分析。结果表明:方形柱截面内不同位置的升温速率、降温速率受其距受火面距离影响较大;截面内距离受火面越远的位置,升温滞后现象越明显;在ISO-834标准升温和随炉降温加热曲线作用下,当方形柱的截面边长大于等于700mm时,柱截面内的温度分布可反映大截面尺寸钢筋混凝土柱在火灾升、降温阶段的温度分布变化。