內嵌碳纖維增強塑料板條抗彎加固混凝土梁試驗

為研究內嵌碳纖維板條加固鋼筋混凝土梁抗彎性能,對5根試驗梁進行抗彎靜載試驗,對cfrp板條加固梁的破壞形態(tài)、極限承載力、剛度、荷載-應變、裂縫等進行了分析,與外貼碳纖維板條加固梁相比,內嵌板條加固梁同樣可以改善混凝土梁的力學性能,且內嵌加固梁加固效果優(yōu)于外貼碳纖維板條加固梁;同時對比分析了以不同黏結材料(環(huán)氧樹脂、環(huán)氧砂漿、水泥砂漿)為不同加固情況對加固梁極限承載力的影響。

作者按照正常配筋澆筑了13根鋼筋混凝土梁,在部分梁彎剪段側立面保護層內按照不同尺寸開槽,在槽內嵌入碳纖維增強塑料板條(carbonfiberreinforcedplastic,簡稱cfrp),用專用樹脂對槽道進行充填,并對這些梁進行彎曲試驗.研究表明,內嵌碳纖維增強塑料板條加固的混凝土梁與對比梁相比,其極限承載力提高了18.8%~45.8%.本文在試驗研究的基礎上并結合國內外研究成果,提出了內嵌纖維增強塑料加固混凝土梁斜截面承載力的實用計算公式,并與試驗結果對比,兩者吻合較好.

介紹了碳纖維增強塑料的特點及其材料性能,并對cfrp加固混凝土柱的機理進行了分析論述,最后對今后的應用研究中需要解決的問題提出了建議,得出cfrp是一種新型的建筑材料,具有良好的發(fā)展前景。

碳纖維增強塑料(carbonfiberreinforceplastic,簡稱cfrp)的研究始于20世紀80年代的美國、日本等國家,由于碳纖維增強塑料具有強度高(彈性模量略高于普通鋼筋,但其抗拉強度卻是普通鋼筋的10倍左右)、重量輕(密度只有不同鋼材的1/4)、耐腐蝕、耐久性好(可阻抗化學腐蝕和惡劣環(huán)境氣候變化的破壞)等一系列性能,首先在航空航天領域得到了廣泛應用.20世紀90年代后期,我國也相繼開始了這方面的研究.

纖維片材加固作為一種新興的結構加固技術,由于其材料優(yōu)異的力學性能及施工簡便等特點,迅速成為各國加固研究領域的熱點。中國在纖維加固方面的研究已基本涵蓋了其所涉及的所有領域,取得了大量的研究成果,并在一定程度上指導著工程實踐。但是由于纖維加固結構的復雜性,目前所取得的研究成果還不能解決結構加固的所有問題。對中國近幾年來纖維加固所取得的研究成果進行了總結,同時也指出了在該領域研究中存在的問題及今后的發(fā)展方向。

通過gfrp筋混凝土梁和普通鋼筋混凝土梁的破壞試驗,對gfrp筋混凝土梁跨中荷載撓度等受力變形規(guī)律進行了試驗研究。討論了gfrp筋混凝土梁有限元建模計算的方法,參照普通鋼筋混凝土梁的有限元模型,采用線彈性本構關系模型,對不同配筋率的gfrp筋混凝土抗彎性能進行了計算研究。結果表明,gfrp筋混凝土梁的跨中荷載撓度曲線在混凝土開裂后呈平臺狀,在配筋率較小的情況下,平臺段相對較長;隨著配筋率的提高,平臺段逐漸縮短;當配筋率增加到一定程度時,平臺段完全消失。有限元模型計算得出的荷載-跨中位移曲線和試驗梁的相應曲線吻合較好。

為預測纖維增強塑料筋(frp筋)混凝土梁在受彎工作過程中彎矩和撓度的發(fā)展情況,從而為frp筋混凝土梁的抗彎設計提供依據,采用對構件正截面進行分層的方法,根據極限強度理論、應變協(xié)調條件和內力平衡條件,對構件的彎矩-曲率關系和荷載-撓度關系進行了數值計算,并編寫計算代碼,設計圖形用戶界面(gui)。理論計算結果與試驗結果的比較說明,采用極限強度理論可以較好地預測frp筋混凝土梁的極限彎矩,對于frp筋混凝土梁短期撓度的計算,aci模型的計算結果過小,faza&gangarao模型可以較好地預測構件在正常使用極限狀態(tài)下的短期撓度,所采用的數值計算方法則可以較好地預測構件在短期荷載作用下的極限撓度。各種撓度計算方法之間的對比表明,所采用的數值計算方法更加適合于frp筋混凝土梁短期撓度的求解。

通過9根表層嵌入碳纖維增強塑料板條抗剪加固的鋼筋混凝土梁和4根對比梁的靜載試驗,分析了構件的破壞形態(tài)、斜截面纖維應變分布特征及加固后極限承載力的影響因素。研究結果表明:嵌入式加固與外貼加固相比,可以明顯地提高鋼筋混凝土梁的抗剪承載力,并改變構件的變形性能。最后,在國內外研究資料的基礎上,提出了加固后混凝土梁的受剪承載力計算公式,并對計算值與試驗值進行了比較,結果吻合較好。

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日本神奈川縣工業(yè)試驗所首次用非切削成型法制成了碳纖維增強塑料螺栓。這種螺栓的重量不到鋼螺栓的一半,無需切削加工,能保持原料碳纖維的強度。碳纖維增強塑料通常是在環(huán)氧樹脂中加入碳纖維,經混合和熱加工成型制得。而本試驗用聚苯硫醚代替環(huán)氧樹脂。在碳纖維中加入成型模具制得不需切削成型的螺栓。為提高強度,必須除去碳纖維帶入基體樹脂中的氣泡。由于聚苯硫醚的成型性好、收縮量小,因而成品表面精度高。

在試驗研究的基礎上,結合纖維增強塑料筋混凝土梁的受彎破壞特點,探討了纖維增強塑料筋混凝土梁的非線形全過程數值分析方法.通過對受壓區(qū)和受拉區(qū)混凝土應力-應變關系曲線的簡化,建立了纖維增強塑料筋混凝土梁彎距曲率的計算模式,提出了纖維增強塑料筋混凝土梁彎距曲率的簡化計算公式以及相應的荷載撓度的計算公式.將該簡化方法、非線性全過程數值分析方法與試驗數據進行了比較分析,三者符合較好.

碳纖維—玻璃纖維復合加固混凝土梁的抗彎試驗研究——首次提出用玻璃纖維布和碳纖維布對鋼筋混凝土粱進行復臺加固的思路通過對比試驗研究，證實相對碳纖維加固方法而言．復臺纖維加固法既能提高構件的塑性，又能顯著降低加固成本。

內嵌cfrp筋抗彎加固混凝土梁試驗研究——通過4根梁試件的靜力加載試驗，對內嵌cfrp筋加固混凝土梁的受力過程、開裂荷載、屈服荷載、極限荷載、裂縫和變形情況等進行了較為系統(tǒng)的研究。結果表明，內嵌cfrp筋加固混凝土梁沒有發(fā)生剝離破壞，且能夠顯著提高被加固...

為了探究表面內嵌玻璃纖維增強材料(gfrp)加固混凝土的抗彎性能,通過對表面內嵌gfrp筋加固混凝土梁試件的抗彎試驗,探究了加固梁受力過程和破壞形式;通過對加固試件與未加固試件的荷載-位移關系曲線和荷載-應變關系曲線的對比分析;探討典型試件裂縫的開展和分布規(guī)律,進一步研究原梁內縱向鋼筋配筋率和gfrp筋加固量對梁抗彎性能的影響。試驗研究結果表明,表面內嵌gfrp筋加固方法不僅不同程度地提高了試件的屈服荷載和極限荷載,而且也提高了梁屈服階段和破壞階段的截面剛度,并在限制裂縫開展方面起到了一定有利的作用。

在對8根鋼筋混凝土梁進行靜載試驗的基礎上,研究了不同嵌貼長度、嵌貼數量對碳纖維板條嵌貼加固梁的破壞形態(tài)、極限承載力及剛度等的影響,并且比較了表層嵌貼法和外貼法的加固效果。結果表明,嵌貼長度對加固梁的破壞形態(tài)影響較大,過小的嵌貼長度可能引起梁的剪切破壞,足夠的嵌貼長度則會保證梁發(fā)生延性較好的彎曲破壞;嵌貼數量對梁的破壞形態(tài)影響不大。隨著嵌貼數量的增加,梁的極限承載力和剛度能得到大幅度提高,而嵌貼長度對二者的影響較小。此外,通過與外貼碳纖維布加固梁的比較表明,相同嵌貼數量下,表層嵌貼法的加固效果明顯優(yōu)于外貼法。

六、纖維增強塑料 標準號標準名稱價格 gb/t1446—2005 gb/t1447—2005 gb/t1448—2005 gb/t1449—2005 gb/t1450.1—2005 gb/t1450.2—2005 gb/t1451—2005 gb/t1452—2005 gb/t1453—2005 gb/t1454—2005 gb/t1455—2005 gb/t1456—2005 gb/t1457—2005 gb/t1458—1988 gb/t1461—1988 gb/t1462—2005 gb/t1463—2005 gb/t1464—2005 gb/t2567—1995 gb/t2568—1995 gb/t2569—1995 gb/t2570—1995 gb/t2571—1995

纖維增強塑料

碳纖維布預施應力抗彎加固混凝土梁靜載試驗研究——frp片材抗彎加固既有結構技術已廣泛應用于實際工程，但是該技術仍存在許多局限性。對frp片材預施應力加固既有結構的技術可以改善構件的使用性能，提高加固效率和擴大該技術的適用范圍。以4片尺寸為500mm(高)...

玻璃纖維增強塑料補強加固混凝土結構

通過纖維增強塑料筋混凝土四邊簡支雙向板的沖切性能試驗,得到試驗雙向板的荷載-撓度曲線以及撓度分布圖。試驗表明,在沖切破壞發(fā)生之前,試驗雙向板的變形主要是彎曲變形;沖切纖維增強塑料筋混凝土雙向板荷載-撓度曲線的主要影響因素的分析成果,為纖維增強塑料筋加強混凝土結構在工程中的應用和對混凝土板沖切問題的深入研究可提供試驗依據。

碳纖維增強塑料筋(cfrp筋)具有強度高、質量輕、徐變小、耐腐蝕性能好等優(yōu)點?？商娲摻?、預應力鋼筋用于混凝土結構中,也可用于加固原有結構。對cfrp筋的研究和應用已在發(fā)達國家展開,我國也已開始對此進行研究。介紹其性能特點及應用

主要以再生粗集料取代率為試驗研究參數,完成了9個玻璃纖維增強塑料(gfrp)約束再生混凝土圓柱試件的軸壓試驗,重點分析了試件的受壓破壞特性、軸向力—縱向位移關系、橫向應變發(fā)展以及約束再生混凝土的橫向變形系數的變化規(guī)律.試驗和分析結果表明:gfrp約束再生混凝土縱向應力—應變關系呈彈性上升、彈塑性上升、下降、應變強化等4個階段,其強度得到明顯提高,變形性能得到改善,核心再生混凝土和gfrp管之間滑移較小,含再生粗集料試件的橫向變形系數普遍低于不含再生粗集料的試件.