温度对CFRP-混凝土界面粘结滑移行为的影响

将粘贴碳纤维(CFRP)粘贴于混凝土表面来加固钢筋混凝土结构的方法,由于施工便捷而被广泛应用。但是粘贴CFRP所用的环氧类胶黏剂对温度过于敏感,明显影响加固效果。尤其是用CFRP加固的混凝土结构的耐火性能很差,限制了这一加固技术的推广。本文在先后2次对不同温度下CFRP-混凝土界面粘结滑移行为试验研究的基础上,结合目前已有的研究成果,对CFRP-混凝土界面粘结滑移行为受温度影响的特性进行评述,并从材性方面对温度对界面的粘结滑移行为的影响进行了机理分析,为分析常温下CFRP加固混凝土结构受力性能和高温(火灾)下防火保护的CFRP加固混凝土结构抗火性能提供了依据。     

基于梁式试验的CFRP布-混凝土界面粘结滑移模型研究

设计了CFRP布-混凝土界面粘结性能的梁式试验方案,考虑高强混凝土和CFRP布加固量对粘结滑移关系的影响,设计制作5个试件,进行了静载作用下的试验。试验结果显示,试件均发生混凝土内聚破坏的剥离破坏,拉下约1-5mm混凝土层。绘出了CFRP布表面应变的分布曲线和粘结滑移曲线。曲线显示,荷载较小时,随着距加载端距离的增加,CFRP布表面应变明显降低;开始剥离后,最大应变即剥离向自由端发展;粘结滑移曲线分上升段、下降段。基于试验数据,给出了最大粘结剪应力τmax和界面破坏能Gf的表达式,在已有模型的基础上,提出了适用于高强混凝土的CFRP布-混凝土界面粘结滑移模型。     

CFRP约束轴压受损混凝土的试验研究

实际工程中由于各种原因混凝土柱会出现损坏，本文正是通过对CFRP加固受损混凝土棱柱体体与CFRP加固混凝土棱柱体的试验研究，测得CFRP加固后的极限强度和变形值，并与混凝土棱柱体试件的强度和变形值进行了对比分析，并分析了CFRP加固混凝土棱柱体的破坏特征，为实际工程的加固提供了试验依据。     

CFRP加固混凝土框架结构非线性有限元动力分析

对碳纤维布(CFRP)抗震加固混凝土框架结构进行了非线性有限元动力分析。分析中考虑了CFRP约束混凝土后，混凝土物理特性的变化。建立了CFRP约束混凝土框架结构地震反应时程分析的方法；最后，应用本方法，对CFRP约束的钢筋混凝土框架结构进行了在罕遇地震作用下的时程分析，并根据计算结果进行了分析讨论。     

CFRP约束预压混凝土棱柱的轴压试验研究

通过42个混凝土棱柱体的轴压试验,研究了混凝土、CFRP约束混凝土和CFRP约束预压混凝土3种情况的棱柱体试件在轴压力作用下的应力-应变关系,与此同时还得出了混凝土方柱在预压后用CFRP加固再受荷时,试件的峰值应力随预加轴压比的增加的变化规律,并给出了考虑预加轴压比影响的峰值应力的计算公式,为在役混凝土结构构件的加固设计提供试验依据.     

锈蚀箍筋约束混凝土加固柱抗震性能分析

为研究加固后锈蚀箍筋约束混凝土柱的抗震性能,设计16个钢筋混凝土矩形柱,对加速锈蚀后的试件采用外包钢及CFRP、GFRP材料进行加固处理,随后开展低周往复荷载试验,以研究不同加固材料、不同加固包裹方式、不同黏结材料等因素对锈蚀箍筋约束混凝土柱滞回曲线、骨架曲线、刚度衰减、延性性能及耗能能力等抗震性能指标的影响。研究结果表明:(1)与未锈蚀柱相比,加固后的箍筋锈蚀柱以弯剪破坏为主,CFRP加固试件较GFRP加固试件具有更高的承载力,但破坏时延性不如GFRP加固试件;(2)外包钢加固试件、CFRP加固试件、GFRP加固试件的耗能能力较未锈蚀试件分别增大222.3%、123.9%、98.5%,延性系数也相应增大45.3%、22.3%、25.6%。总之,外包钢加固对箍筋锈蚀柱抗震性能的提升最大,CFRP加固次之,但优于GFRP加固;整包加固优于环包加固;环氧树脂胶黏结略优于水泥基灌浆料黏结。     

损伤钢筋混凝土框架抗震加固Pushover分析

基于钢筋混凝土框架模拟地震作用下的试验及有限元分析,对整体损伤钢筋混凝土框架结构采用CFRP布、角钢、钢支撑加固方法进行了推覆(Pushover)分析,对比分析加固前后钢筋混凝土框架结构屈服荷载与位移、极限荷载与位移、延性系数的变化,综合分析损伤程度及加固方法对钢筋混凝土框架加固后抗震性能的影响。结果表明,模型的塑性铰位置与试验结果基本相同;损伤的混凝土框架CFRP布加固与未损伤CFRP布加固框架相比,极限荷载、屈服位移、延性系数和试验结果基本一致;对于已经明显损伤的钢筋混凝土框架,先进行梁柱局部损伤修复加固,再采用人字形角钢进行支撑加固,效果更好。     

基于OpenSees的CFRP加固RC短柱抗震性能数值模拟

采用地震工程开源模拟软件OpenSees对CFRP加固RC短柱进行了静力Push over分析和低周往复加载分析,并与通用有限元软件ANSYS模拟结果进行对比研究.研究结果表明:利用CFRP进行加固,不仅阻止了RC短柱的脆性剪切破坏,而且使破坏模式转化为延性弯曲破坏,增强了结构延性,进而有效地提高其抗震性能;同ANSYS相比,OpenSees可以宏观的反映CFRP与混凝土共同作用的非线性力学特征,有效地对构件和结构进行加固后的承载力及抗震性能分析.     

CFRP板条嵌入式加固RC框架节点的抗震性能试验研究及有限元分析

为验证 CFRP板条嵌入式加固方法对提升十字形 RC框架节点抗震性能的有效性,开展了1 个 CFRP板条嵌入式加固节点和1个对比节点的拟静力试验研究.试验结果表明:在核心区及相邻梁端嵌入 CFRP板条可起到类似箍筋的抗剪作用,使得节点由核心区剪切破坏转变为梁端受弯破坏,且梁铰得到转移;构件抗震性能明显提升,承载力和延性分别提高了16．3%和13．7%.同时, 利用 ABAQUS建立试验数据验证的有限元模型,并对节点主要加固设计参数进行影响分析.结果表明,节点承载力随着 CFRP板条面积的增大、板条间距的减小和基体混凝土强度的提高而提高.所提节点加固方法体现出塑性铰转移的抗震设计理念,同时提高核心区抗剪强度和梁端的抗弯强度,可用于 RC节点的抗震加固.     

CFRP布约束增强高强混凝土柱抗震性能数值分析

采用地震工程开源模拟软件OpenSees（Open System for Earthquake Engineering Simulation）对CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料）布加固高强钢筋混凝土方柱的抗震性能进行了数值分析。采用Steel02Material和Concrete02Material材料本构模型模拟了CFRP布加固高强混凝土方柱的抗震性能;在此基础上,进一步研究了轴压比和剪跨比这2个因素对试件抗震性能的影响。将所得数值分析结果与相同条件下的试验结果对比后发现：基于Steel02 Material和Concrete02 Material材料本构,利用OpenSees,可以较好地模拟CFRP布加固高强混凝土方柱的抗震性能,并且与试验结果（滞回曲线、骨架曲线、水平承载力和位移延性系数）能够较好地吻合,从而说明该数值分析方法还可以准确地反映出轴压比和剪跨比对高强混凝土柱抗震性能的影响规律。     

Disbond detection with piezoelectric wafer active sensors in RC structures strengthened with FRP composite overlays

The capability of embedded piezoelectric wafer active sensors (PWAS) to perform in-situ nondestructive evaluation (NDE) for structural health monitoring (SHM) of reinforced concrete (RC) structures strengthened with fiber reinforced polymer (FRP) composite overlays is explored. First, the disbond detection method were developed on coupon specimens consisting of concrete blocks covered with an FRP composite layer. It was found that the prescnce of a disbond crack drastically changes the electromecbanical (E/M) impedance spectrum measured at the PWAS terminals. The spectral changes depend on the distance between the PWAS and the crack tip. Second, large scale experiments were conducted on a RC beam strengthened with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite overlay. The beam was subject to an acccleratcd fatigue load regime in a three-point bending configuration up to a total of807,415 cycles. During these fatigue tests, the CFRP overlay experienced disbonding beginning at about 500,000 cycles. The PWAS were able to detect the disbonding before it could be reliably seen by visual inspection. Good correlation between the PWAS readings and the position and extent of disbond damage was observed. These preliminary results demonstrate the potential of PWAS technology for SHM of RC structures strengthened with FRP composite ovcrlays.     

纤维加固混凝土圆截面短柱抗震性能试验研究

通过对3根抗剪不足的混凝土圆截面短柱的拟静力试验,不仅验证了横向包裹的碳纤维布能提高短柱的抗剪承载力,改善混凝土的变形性能,从而提高短柱的抗震性能,同时验证了具有一定破损的短柱经碳纤维布强约束加固后,同样具有良好的抗震性能。文章最后对碳纤维布加固短柱的延性提高机理进行了分析。     

在特殊荷载作用下钢筋混凝土桥T形梁碳纤维加固实用设计方法

在对5根T形梁进行U形箍加固试验基础上就实际加固设计中遇到的问题按梁的破坏形式,采用规范中的有关假定,并附加碳纤维布与梁粘结锚固可靠假定,利用截面的平面几何关系和力的平衡关系计算出梁的极限承载力,从而给出计算加固面积的实用方法。     

基于Pushover分析的CFRP网架失效模式及其控制方法

空间结构正在向着超大跨度发展,结构自重是限制其实现这种跨越能力的重要因素。碳纤维复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,为这一问题的解决提供了有效的途径。以空间结构中最普遍采用的平板网架为研究对象,采用Pushover分析方法,对CFRP平板网架的抗震能力、失效破坏模式及其控制方法进行了研究。首先,研究了CFRP网架竖向多模态Pushover分析方法;其后,以一个100m跨度正放四角锥CFRP网架为例,研究了考虑支座情况下CFRP网架在单向水平、双向水平、竖向及三向等荷载情况作用下的失效准则、失效模式及其控制方法。分析结果表明,CFRP网架支座的建模方法对网架的Pushover分析结果有很大影响。在水平地震荷载及三向地震荷载作用下,控制CFRP网架失效的关键条件是网架支座水平位移不超过其位移限值。     

特殊荷载作用下钢筋混凝土桥T形梁碳纤维加固的抗弯试验研究

由于特殊荷载过桥而引起桥梁结构损坏的情况时有发生,通过碳纤维布加固T形截面钢筋混凝土梁的试验,分析了T形梁的抗弯承载能力,极限破坏形式以及U形箍的不同粘贴形式对加固的影响。     

CFRP加固高强混凝土柱改善延性的试验研究

通过对九根高强混凝土柱在低周反复荷载作用下受力性能的试验研究，探讨了碳纤维布对高强混凝土柱延性的改善作用，包括加固后柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数等性能特点。试验结果表明，采用碳纤维布横向缠绕高强混凝土柱可显著提高柱的延性，改善柱的抗震性能。     

Static vulnerability of an existing r.c. structure and seismic retrofitting by CFRP and base-isolation: A case study

The assessment of the static vulnerability under gravity loads of existing reinforced concrete (r.c.) framed buildings is a serious problem that requires the use of reliable methodologies to evaluate ductile and brittle mechanisms. The present work compares alternative formulations of member chord rotation and section and joint shear strength, proposed by Italian and European seismic codes and guidelines and other expressions available in the scientific literature. To this end, a r.c. framed building built sixty years ago with bi-directional (perimeter) and mono-directional (interior) plane frames, originally designed for five storeys then elevated to six during construction, is studied. A full characterization of the structure and its materials is carried out by means of destructive and non-destructive methods. Then, retrofitting based on the use of both innovative material, such as carbon fibre reinforced polymers (CFRP), and technology, such as base-isolation, are adopted to improve the static and seismic performances of the original structure. Finally, nonlinear analyses are carried out on a three-dimensional fibre model of the original and retrofitted structures, where an elastic linear law idealizes the behaviour of the CFRP up to tension failure and viscoelastic linear and bilinear models are used to idealize the behaviour of the elastomeric and sliding bearings, respectively.     

震后混凝土缺陷加固修复构件性能实验分析

为避免震后建筑工程加固不合理导致再次受损,并为加固修复工程提供合理化建议,促进震后救灾工作顺利开展,提出震后建筑工程混凝土缺陷加固修复方法的研究。首先,对混凝土梁试件和混凝土柱试件进行设置,研究基于碳纤维布或外包钢套加固方法对混凝土梁和混凝土柱试件展开循环荷载试验;其次,通过混凝土梁试件滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能情况,分析不同加固修复方法的混凝土梁试件抗震性能;最后,通过混凝土柱试件延性及耗能、刚度退化和承载力退化情况,分析采用不同加固方法修复的混凝土柱试件抗震性能。试验结果显示：高配筋率可提升混凝土梁试件滞回特性,外包钢套加固混凝土梁试件滞回饱满程度较高、耗能较少,碳纤维布加固梁试件可将加载位移由10 mm延缓至30 mm,提升延性;碳纤维布加固可提升混凝土柱延性,外包钢套加固重度缺陷混凝土柱可以良好抑制其刚度和承载力退化。试验结果验证了碳纤维加固可提升震后建筑工程混凝土结构延性,外包钢套加固可抑制混凝土结构刚度、承载力退化。