内嵌碳纤维增强塑料板条抗弯加固混凝土梁试验

为研究内嵌碳纤维板条加固钢筋混凝土梁抗弯性能,对5根试验梁进行抗弯静载试验,对cfrp板条加固梁的破坏形态、极限承载力、刚度、荷载-应变、裂缝等进行了分析,与外贴碳纤维板条加固梁相比,内嵌板条加固梁同样可以改善混凝土梁的力学性能,且内嵌加固梁加固效果优于外贴碳纤维板条加固梁;同时对比分析了以不同黏结材料(环氧树脂、环氧砂浆、水泥砂浆)为不同加固情况对加固梁极限承载力的影响。

作者按照正常配筋浇筑了13根钢筋混凝土梁,在部分梁弯剪段侧立面保护层内按照不同尺寸开槽,在槽内嵌入碳纤维增强塑料板条(carbonfiberreinforcedplastic,简称cfrp),用专用树脂对槽道进行充填,并对这些梁进行弯曲试验.研究表明,内嵌碳纤维增强塑料板条加固的混凝土梁与对比梁相比,其极限承载力提高了18.8%~45.8%.本文在试验研究的基础上并结合国内外研究成果,提出了内嵌纤维增强塑料加固混凝土梁斜截面承载力的实用计算公式,并与试验结果对比,两者吻合较好.

介绍了碳纤维增强塑料的特点及其材料性能,并对cfrp加固混凝土柱的机理进行了分析论述,最后对今后的应用研究中需要解决的问题提出了建议,得出cfrp是一种新型的建筑材料,具有良好的发展前景。

碳纤维增强塑料(carbonfiberreinforceplastic,简称cfrp)的研究始于20世纪80年代的美国、日本等国家,由于碳纤维增强塑料具有强度高(弹性模量略高于普通钢筋,但其抗拉强度却是普通钢筋的10倍左右)、重量轻(密度只有不同钢材的1/4)、耐腐蚀、耐久性好(可阻抗化学腐蚀和恶劣环境气候变化的破坏)等一系列性能,首先在航空航天领域得到了广泛应用.20世纪90年代后期,我国也相继开始了这方面的研究.

纤维片材加固作为一种新兴的结构加固技术,由于其材料优异的力学性能及施工简便等特点,迅速成为各国加固研究领域的热点。中国在纤维加固方面的研究已基本涵盖了其所涉及的所有领域,取得了大量的研究成果,并在一定程度上指导着工程实践。但是由于纤维加固结构的复杂性,目前所取得的研究成果还不能解决结构加固的所有问题。对中国近几年来纤维加固所取得的研究成果进行了总结,同时也指出了在该领域研究中存在的问题及今后的发展方向。

通过gfrp筋混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的破坏试验,对gfrp筋混凝土梁跨中荷载挠度等受力变形规律进行了试验研究。讨论了gfrp筋混凝土梁有限元建模计算的方法,参照普通钢筋混凝土梁的有限元模型,采用线弹性本构关系模型,对不同配筋率的gfrp筋混凝土抗弯性能进行了计算研究。结果表明,gfrp筋混凝土梁的跨中荷载挠度曲线在混凝土开裂后呈平台状,在配筋率较小的情况下,平台段相对较长;随着配筋率的提高,平台段逐渐缩短;当配筋率增加到一定程度时,平台段完全消失。有限元模型计算得出的荷载-跨中位移曲线和试验梁的相应曲线吻合较好。

为预测纤维增强塑料筋(frp筋)混凝土梁在受弯工作过程中弯矩和挠度的发展情况,从而为frp筋混凝土梁的抗弯设计提供依据,采用对构件正截面进行分层的方法,根据极限强度理论、应变协调条件和内力平衡条件,对构件的弯矩-曲率关系和荷载-挠度关系进行了数值计算,并编写计算代码,设计图形用户界面(gui)。理论计算结果与试验结果的比较说明,采用极限强度理论可以较好地预测frp筋混凝土梁的极限弯矩,对于frp筋混凝土梁短期挠度的计算,aci模型的计算结果过小,faza&gangarao模型可以较好地预测构件在正常使用极限状态下的短期挠度,所采用的数值计算方法则可以较好地预测构件在短期荷载作用下的极限挠度。各种挠度计算方法之间的对比表明,所采用的数值计算方法更加适合于frp筋混凝土梁短期挠度的求解。

通过9根表层嵌入碳纤维增强塑料板条抗剪加固的钢筋混凝土梁和4根对比梁的静载试验,分析了构件的破坏形态、斜截面纤维应变分布特征及加固后极限承载力的影响因素。研究结果表明:嵌入式加固与外贴加固相比,可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力,并改变构件的变形性能。最后,在国内外研究资料的基础上,提出了加固后混凝土梁的受剪承载力计算公式,并对计算值与试验值进行了比较,结果吻合较好。

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日本神奈川县工业试验所首次用非切削成型法制成了碳纤维增强塑料螺栓。这种螺栓的重量不到钢螺栓的一半,无需切削加工,能保持原料碳纤维的强度。碳纤维增强塑料通常是在环氧树脂中加入碳纤维,经混合和热加工成型制得。而本试验用聚苯硫醚代替环氧树脂。在碳纤维中加入成型模具制得不需切削成型的螺栓。为提高强度,必须除去碳纤维带入基体树脂中的气泡。由于聚苯硫醚的成型性好、收缩量小,因而成品表面精度高。

在试验研究的基础上,结合纤维增强塑料筋混凝土梁的受弯破坏特点,探讨了纤维增强塑料筋混凝土梁的非线形全过程数值分析方法.通过对受压区和受拉区混凝土应力-应变关系曲线的简化,建立了纤维增强塑料筋混凝土梁弯距曲率的计算模式,提出了纤维增强塑料筋混凝土梁弯距曲率的简化计算公式以及相应的荷载挠度的计算公式.将该简化方法、非线性全过程数值分析方法与试验数据进行了比较分析,三者符合较好.

碳纤维—玻璃纤维复合加固混凝土梁的抗弯试验研究——首次提出用玻璃纤维布和碳纤维布对钢筋混凝土粱进行复台加固的思路通过对比试验研究，证实相对碳纤维加固方法而言．复台纤维加固法既能提高构件的塑性，又能显著降低加固成本。

内嵌cfrp筋抗弯加固混凝土梁试验研究——通过4根梁试件的静力加载试验，对内嵌cfrp筋加固混凝土梁的受力过程、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、裂缝和变形情况等进行了较为系统的研究。结果表明，内嵌cfrp筋加固混凝土梁没有发生剥离破坏，且能够显著提高被加固...

为了探究表面内嵌玻璃纤维增强材料(gfrp)加固混凝土的抗弯性能,通过对表面内嵌gfrp筋加固混凝土梁试件的抗弯试验,探究了加固梁受力过程和破坏形式;通过对加固试件与未加固试件的荷载-位移关系曲线和荷载-应变关系曲线的对比分析;探讨典型试件裂缝的开展和分布规律,进一步研究原梁内纵向钢筋配筋率和gfrp筋加固量对梁抗弯性能的影响。试验研究结果表明,表面内嵌gfrp筋加固方法不仅不同程度地提高了试件的屈服荷载和极限荷载,而且也提高了梁屈服阶段和破坏阶段的截面刚度,并在限制裂缝开展方面起到了一定有利的作用。

在对8根钢筋混凝土梁进行静载试验的基础上,研究了不同嵌贴长度、嵌贴数量对碳纤维板条嵌贴加固梁的破坏形态、极限承载力及刚度等的影响,并且比较了表层嵌贴法和外贴法的加固效果。结果表明,嵌贴长度对加固梁的破坏形态影响较大,过小的嵌贴长度可能引起梁的剪切破坏,足够的嵌贴长度则会保证梁发生延性较好的弯曲破坏;嵌贴数量对梁的破坏形态影响不大。随着嵌贴数量的增加,梁的极限承载力和刚度能得到大幅度提高,而嵌贴长度对二者的影响较小。此外,通过与外贴碳纤维布加固梁的比较表明,相同嵌贴数量下,表层嵌贴法的加固效果明显优于外贴法。

六、纤维增强塑料 标准号标准名称价格 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

纤维增强塑料

碳纤维布预施应力抗弯加固混凝土梁静载试验研究——frp片材抗弯加固既有结构技术已广泛应用于实际工程，但是该技术仍存在许多局限性。对frp片材预施应力加固既有结构的技术可以改善构件的使用性能，提高加固效率和扩大该技术的适用范围。以4片尺寸为500mm(高)...

玻璃纤维增强塑料补强加固混凝土结构

碳纤维增强塑料筋在混凝土结构中的应用——碳纤维增强塑料筋(cfrp筋)具有强度高、质量轻、徐变小、耐腐蚀性能好等优点。可替代钢筋、预应力钢筋用于混凝土结构中，也可用于加固原有结构。对cfrp筋的研究和应用已在发达国家展开，我国也已开始对此进行研究。介绍...

通过自行设计的试验方法,研究了30组粘贴有碳纤维增强塑料布(cfrp布)的混凝土试件粘结界面的破坏形态、粘结应力和碳纤维增强塑料布应变分布特性以及粘结破坏的发展过程.结果表明,粘结应力由碳纤维增强塑料布的加载端向自由端逐渐传递,破坏瞬时发生,破坏形式以剥离破坏为主;存在一个有效粘结长度,约为100mm.研究结果说明自行设计的粘结试验方法有一定可行性,可为测定cfrp布-混凝土界面粘结强度指标提供新的思路.

通过纤维增强塑料筋混凝土四边简支双向板的冲切性能试验,得到试验双向板的荷载-挠度曲线以及挠度分布图。试验表明,在冲切破坏发生之前,试验双向板的变形主要是弯曲变形;冲切纤维增强塑料筋混凝土双向板荷载-挠度曲线的主要影响因素的分析成果,为纤维增强塑料筋加强混凝土结构在工程中的应用和对混凝土板冲切问题的深入研究可提供试验依据。