外包增强纤维布加固钢筋混凝土柱试验研究
外包纤维布加固混凝土轴心受压柱力学性能分析

外包纤维布加固混凝土轴心受压柱力学性能分析代 兵(河南省焦作市中国铝业中州分公司 焦作 454174)侯景军(湖北工业大学 土建学院 武汉 430000)摘 要:采用通用有限元软件ABA QU S对轴心受压素混凝土柱外包纤维布加固后的应力与变形进行了计算分析,以期确定各种外包方式(纤维布厚度、弹性模量)对混凝土柱的横向约束效果、极限承载力和延性等性能的提高程度,并比较了不同截面形状(方形和圆形)的约束效应,从中得出一定的规律性。
关键词:外包纤维布 加固 有限元THE ANALYSIS OF MEC HANIC AL PERFORMANC E OF STRENGTHENED CONCRETEC OLUMNS WRAPPED W ITH FRP UNDER AXIAL COMPRESSIONDai Bing(Zhong zhou Br anch,Aluminum Corpor at ion of China Limited in Henan Jiaozuo 454174)Hou Jingjun(School of Civil Eng ineering,Hubei U niversity of T echnology Wuhan 430000)Abstract:G eneral finite element so ftw are-A BAQ U S is applied to analyze stress and deformation results o f strength-ened concrete columns wrapped with FR P under axial compression to determine the effect of differ ent wr apping methods such as fiber t hickness and elastic mo dulus on lateral restriction,ultimate bearing capacity and ductil-i ty Some conclusions are draw n from the comparison of r estriction effect between different sect ions including squares and cir clesKeywords:fiber-w rapping strengthening finite element1 计算力学模型本构关系是材料内部微观机理的宏观行为表现,是结构强度和变形计算中必不可少的,在结构设计计算和有限元分析中需引入材料的本构关系。
碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究

碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究【摘要】本文通过对碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能进行研究,探讨了该加固方法的原理、性能分析、试验方法、应用案例以及发展趋势。
通过对该加固技术的优势和局限性进行总结,提出了未来的发展方向。
研究表明,碳纤维布加固可以显著提高钢筋混凝土构件的承载能力和延性,同时具有施工方便、耐久性好等优点。
仍然存在一些局限性,如加固效果受温度和湿度等环境因素影响。
未来可以进一步研究不同环境条件下的加固效果,优化加固方案,提高加固技术的适用性和可靠性,推动碳纤维布加固技术在工程实践中的广泛应用。
【关键词】碳纤维布、钢筋混凝土构件、加固、性能研究、试验方法、应用案例、发展趋势、优势、局限性、未来发展方向1. 引言1.1 研究背景钢筋混凝土结构在工程建设中得到广泛应用,但随着使用年限的增加,结构出现裂缝、变形等问题也日益凸显。
为了延长钢筋混凝土结构的使用寿命、提高承载能力和抗震性能,在近年来,碳纤维布加固技术逐渐成为重要的改善措施。
碳纤维具有质轻、高强度、耐腐蚀等优点,能有效提高结构的受力性能,因此深受工程界的青睐。
研究发现,碳纤维布加固钢筋混凝土构件能有效修复裂缝、提高抗震性能,延长结构的使用寿命。
目前对于碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究还存在一定的不足,如对于加固原理的深入理解、性能分析方法的规范化、试验方法的统一等方面都有待进一步探讨和改进。
本研究旨在深入探讨碳纤维布加固钢筋混凝土构件的原理、性能分析、试验方法、应用案例以及未来的发展趋势,为该领域的研究提供重要参考依据。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能表现及其在工程实践中的应用情况。
具体而言,本研究旨在通过对碳纤维布加固钢筋混凝土构件的原理、性能分析、试验方法、应用案例和发展趋势进行深入探讨,以期揭示其在提高钢筋混凝土结构抗震性能、延长结构使用寿命、提高结构整体承载能力等方面的潜在优势。
通过对碳纤维布加固钢筋混凝土构件的局限性和未来发展方向进行分析,可以为相关工程领域的研究人员和工程实践者提供可靠的依据和参考,推动其在实际工程中的广泛应用和进一步完善。
混凝土结构加固技术研究及应用探索

混凝土结构加固技术研究及应用探索混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施中的材料,然而由于长期使用、疲劳、环境影响等原因,混凝土结构可能会出现损坏、裂缝,甚至崩塌的风险。
为了增强混凝土结构的承载能力和延长使用寿命,混凝土结构加固技术变得尤为重要。
本文将探讨混凝土结构加固技术的研究现状和应用前景。
1. 研究现状混凝土结构加固技术的研究已经得到了广泛的关注。
研究者们通过实验室试验和数值模拟等方法,对不同类型的混凝土结构进行了强度测试和性能评估。
针对混凝土结构的不同问题,研究者们开展了多种加固措施的研究,包括纤维增加剂的使用、碳纤维布的加固、钢筋加固和预应力加固等。
目前,纤维增加剂是一种被广泛应用于混凝土结构加固的技术。
纤维增加剂能够提高混凝土的抗裂性能和抗冲击能力,并且可以有效地控制裂缝的发展。
碳纤维布作为另一种常用的加固材料,具有轻质、高强度和耐腐蚀等特点,能够有效地增加混凝土结构的承载力和抗震性能。
2. 应用探索混凝土结构加固技术在实际工程中得到了广泛的应用。
例如,在地震易发区,加固已有混凝土结构是一项重要的工作。
通过使用碳纤维布和钢筋加固等措施,能够显著提高建筑物的抗震性能,减轻地震灾害对建筑物的影响。
此外,混凝土结构加固技术还可以应用于老化混凝土结构的修复和维护。
许多建筑物和桥梁经过长时间的使用,会出现裂缝和损坏等问题。
通过使用纤维增加剂和其他加固材料,可以修复和加固老化混凝土结构,延长使用寿命。
在新建工程中,混凝土结构加固技术也可以提高结构的安全性和可靠性。
通过预应力加固技术,能够预先施加张力,使混凝土结构在承受荷载时更加稳固。
这对于大跨度桥梁、高层建筑等需要承受较大荷载的结构来说尤为重要。
然而,混凝土结构加固技术在应用过程中还面临着一些挑战。
首先,加固材料的选择和施工方法需要仔细考虑,以确保加固效果的可靠性和持久性。
其次,加固过程中可能会对现有结构造成损害,因此需要进行全面的结构评估和施工安全措施的制定。
应用碳纤维布加固钢筋混凝土柱的相关问题探讨

⼀、应⽤碳纤维布加固钢筋混凝⼟柱的技术特点钢筋混凝⼟柱的加固⽅法有多种,常⽤的有增⼤截⾯法、外包钢加固法、预应⼒撑杆加固法、置换法、外贴碳纤维布加固法等。
⽽采⽤外贴碳纤维布加固法加固这些混凝⼟柱。
具有以下特点:第⼀,碳纤维布加固框架柱,是⽤纤维布缠绕柱体,使混凝⼟处于三向受⼒状态。
由于碳纤维布极⾼的抗拉强度以及和混凝⼟较好的粘结性能,使得碳纤维布有效约束混凝⼟,从⽽使其承载能⼒和延性有较⼤提⾼。
有试验表明:有缺陷的柱通过碳纤维布环箍作⽤,其抗压强度可以达到相同等级混凝⼟的1.4倍。
第⼆,碳纤维布是⼀种厚度⼩、⾃重轻、柔韧性好的材料,它具有极⾼的抗疲劳性、抗徐变、抗酸碱、抗⾼温的特性,所以⽤来加固混凝⼟柱可以满⾜抗弯、抗压和抗震的要求,并且还不会增⼤柱⼦的截⾯。
第三,这种加固⽅法有不破坏原结构、施⼯简便的优点,加固完成后,结构在使⽤过程中⽆需再投⼊维护费⽤,使⽤寿命长。
⼆、应⽤碳纤维布增强钢筋混凝⼟柱延性的⽅法采⽤倒T形,柱⼦的⽔平⼒加荷点位于柱⼦反弯点处,⾸先施加轴⼒⾄给定值;随后,保持轴⼒值不变,循环加卸⽔平⼒。
⽔平⼒加载⽅案为:试件屈服前⽤⽔平荷载来控制,分级加载⾄试件屈服,并记录试件屈服位移△;试件屈服后,以屈服位移△,为增量反复循环,不断增⼤试件位移,直⾄试件⽔平荷载下降⾄峰值荷载的85%为⽌。
钢筋混凝⼟柱经横向包裹碳纤维布加固后,其变形性能得到了显著改善,位移延性⽐明显提⾼。
通过对试验结果的分析,可以发现影响延性系数⼤⼩的因素主要有:碳纤维布⽤量、轴压⽐、剪跨⽐、混凝⼟强度等。
基本规律为:加固柱延性的提⾼程度是随着碳纤维布⽤量的增长⽽增⼤的;构件轴压⽐较⼩时加固效果较好;剪跨⽐较⼩时,使⽤碳纤维布可以提⾼短柱的抗剪承载⼒,转变破坏形态,改善短柱的变形性能;构件的混凝⼟强度较低时加固效果较好。
以上研究表明,采⽤碳纤维布加固钢筋混凝⼟⽅柱时,对柱⼦转⾓部位进⾏倒圆⾓处理可以提⾼加固柱的延性,规律为:随着⾓部圆弧半径的增⼤,加固柱的延性提⾼幅度也随之增⼤。
碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究

碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究
随着建筑结构用材的不断进化和发展,碳纤维布已成为一种用于加固钢筋混凝土构件
的常用材料。
本文旨在研究碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能。
首先,介绍碳纤维布的特性。
碳纤维布是由一系列高强度碳纤维丝成型的布料,其密
度比普通钢筋低,但其强度和刚度比钢高。
碳纤维布具有不易腐蚀、不易老化、易加工等
优点。
其次,碳纤维布加固钢筋混凝土构件的优点。
加固后的构件可以提高其强度、刚度,
防止开裂和破坏,延长其使用寿命。
同时,由于碳纤维布的质量轻,可以减轻构件的自重,降低建筑物的荷载,提高建筑物的抗震性。
接着,介绍碳纤维布加固钢筋混凝土构件的加固方法。
首先,需要将构件表面处理干净。
然后,将碳纤维布铺贴于构件表面,并用胶水和钉子固定。
最后,需要在碳纤维布的
表面进行涂层处理,以增加其防火、耐热性能。
最后,通过实验研究,验证了碳纤维布加固钢筋混凝土构件的优劣性能。
实验结果表明,碳纤维布加固后的钢筋混凝土构件具有较高的抗拉、抗剪强度,并且能够提高其延性
和变形能力。
同时,实验也表明,碳纤维布加固可以防止结构发生破坏,并提高其抗震性能。
综上所述,碳纤维布加固钢筋混凝土构件是一种有效的加固方式,可以提高其强度、
刚度和抗震性能,延长其使用寿命。
未来,应在实际工程中进一步推广应用。
碳纤维布加固钢筋混凝土柱的研究

17 6 . 4 180 . 5 17 0 . 1 19 4 . 5 16 4 . 2 12 5 . 2
17 4 一164 一14 2 19 1
剪压破坏 剪压破坏 弯曲破坏 剪压破坏 剪压破坏
10 5
Cs20 一 一15 3
Cs l 5 一3 一15 Cs25 一2 一15 Cs30 一1 一15
0 . 10 0
Cs20 一 一15 2
Cs20 一3 一15 Cs 10 一3 一15 Cs2 5 一2 一15 Cs30 一1 一15
48.2
32 . 1 32 . 1 49. 2 48. 2
2.0
2.0 1.5 2.5 3.5
0 . 10 0
0 . 12 5 0 . 12 5 0 . 10 0
sheets ( CFS) , which dipped in epoxy resin to form compound material. Based on series experimentation study, CFS are affixed along reinforced concrete column in epoxy resin forming a new composite. CFS and old reinforced concrete working together , it improve the strength and deformability of
th e colum n s .
Keywor ds :Carbon fiber sheet ; Reinforced concrete ; Repair
目 U
舀
碳纤维布加固混凝土结构是一种新型加固方法, 其研究始于八十年代美、 等发达国家。纤维的抗 日 拉强度为钢材的10 倍以 弹性模量略大于钢材。本文利用其抗拉强度高这一特性, 上, 分别采用不同的 加固方法对加固柱的抗弯、 抗剪强度和延性进行研究, 对一实际钢筋混凝土框架柱进行加固设计及分
碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究

碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究
随着科技的不断发展,新材料的不断涌现,构件加固技术也在不断进步。
碳纤维布加固钢筋混凝土构件是近年来较为普遍的一种加固方法,该方法可以通过增加强度和刚度来提高原始钢筋混凝土构件的抗震性能和承载能力。
本文将对碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究进行探讨。
碳纤维布是一种由高强度碳纤维制成的复合材料,具有较高的强度、刚度和韧性等优良性质。
应用其对钢筋混凝土构件进行加固可以有效提高其抗震性能和承载能力。
在加固过程中,碳纤维布以柔性拉伸状态粘贴在钢筋混凝土构件表面,与混凝土及钢筋共同承担受力作用。
对于碳纤维布加固钢筋混凝土构件的性能研究,从材料层面、力学性能层面和加固效果层面进行分析。
材料层面:
碳纤维布是一种高强度、高模量的材料,与钢筋混凝土的性能相当,能够与混凝土、钢筋紧密结合。
同时,碳纤维布具有耐腐蚀、耐疲劳和耐久性等优点。
因此,碳纤维布作为加固材料能够提高钢筋混凝土构件的性能。
力学性能层面:
碳纤维布加固后的钢筋混凝土构件的力学性能主要表现在承载能力、抗震性能和变形能力等方面。
在加固后,碳纤维布增加了钢筋混凝土构件的强度和刚度,使其承载能力和抗震性能得到明显提高;同时,碳纤维布能够改善构件的变形能力,降低其在受力过程中的裂缝和变形。
加固效果层面:。
外包钢混凝土框架柱加固效果的应用研究

外包钢混凝土框架柱加固效果的应用研究摘要:本文通过对某工程柱采用外包钢进行了加固效果的研究。
从各角度如外包钢加固柱受力特点、外包钢加固柱端锚固及节点构造、加固施工、加固后质量检验及使用维护管理进行了层层分析研究和探讨,直接或间接的都会影响加固效果的发挥,同时提出采取相应的技术措施避免影响加固效果,保证工程质量,达到安全、可靠的目的。
为今后外包钢加固柱在实际工程中的应用提供一定的理论基础。
关键词:外包钢加固法;钢筋混凝土柱;加固效果;卸载;节点;承载能力1 引言我国在不断进行新建设、新技术开发研究的社会,各类建筑物面临着材料的老化、使用功能要求的改变,而且原有建筑的低标准、建筑的老龄化等引起的结构安全问题开始引起人们的关注,在考虑昂贵的拆建费用以及对环境的严重影响,并且能够缩减对我国有限土地资源的占用,对已存在的建筑物进行补强加固继续使用有着非常重要的意义。
近十多年来,结构鉴定与加固改造在我国得以迅速发展并作为一门新的科学技术正在逐渐形成,也已经成为土木工程技术人员知识更新的重要内容。
在众多的加固方法中,外包钢加固法尤为适合于被加固的构件截面尺寸受到较严格控制,而又要较大幅度的提高承载力的情况,同时外包钢加固法还具有施工简便,现场工作量较小和受力可靠等优点,因而,在结构补强领域受到极大的关注,是一种使用面积广的传统加固方法。
2 工程概况某办公楼为现浇钢筋混凝土框架结构,底层中柱截面尺寸为400×500mm2,对称配筋共配6根直径18,柱计算高度5400mm,混凝土强度等级为C20,环境类别为一类。
因业主计划加层,需要承受轴向荷载:恒荷载标准值1200KN,活荷载标准值为1000KN。
经结构承载力计算原柱极限承载力1990KN<2840KN,不满足要求,必须进行加固后才允许加层施工。
由于底层用途为商业店层,不允许加大截面,故决定采用外包钢加固法进行加固。
经比较,干式外包钢施工虽然简便,但在提高承载力方面不如湿式外包钢,因此采用湿式外包钢加固法进行加固。
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■建 筑结构
福建建设科技 20.o5 06N.
外包 增 强 纤 维 布 加 固钢 筋 混凝 土柱 试 验 研 究
刘澄 源 ( 州市 规划设 计研 究 院 福 300 ) 503
[ 提 要 ] 分析 了外 包增强纤维布加 固钢筋混凝土柱作用机理 , 绍了工程 中纤维布加 固工序 。通过试验 , 介 结果表 明, 用 使 纤维布加 固钢筋混凝 土柱 , 能提 高桥墩 的延性 , 具有较好的 实用价值 。 [ 关键词 ] 外 包增强纤维布 ; 维布 ; 纤 延性
1前
言
方 面的作用 : , 于约 束塑性 铰 区混凝 土 ; , 一 用 二 提供 抗 剪能
力; , 三 防止纵 向钢筋压屈 。 22外包增 强纤维布 对墩 柱的作 用机理 .
大量的试验研究和地震震 害表明 , 在强烈地震作用下 , 桥 梁墩柱 的塑性铰 区域遭 到破坏 较多 , 由于墩柱 的弯曲延性 是
不足而导致 。纤 维增 强材料加 固钢筋混凝 土墩柱是 目前 引起 广泛关 注的加固方式 。
用增强纤维布对钢筋混 凝土柱进 行抗震 加 固, 当混凝 土 受压产生横 向变形时 , 纤维 布约束混凝土变形 , 提高混凝土的
抗压 强度 , 改善混 凝土 的变形 能力 , 因而推迟构 件混 凝土 压 碎, 充分发挥纵筋 的塑性变形性能 , 从而提高钢筋混凝土墩柱
纤 维增 强材料 , 就是把高 分子纤维织 物浸 润在合成 树脂 基质 中 , 待基质固化成型 后就是 F P R 。按 高分子材 料 的种类 又可 分 为 碳 纤 维 增 强 材 料 ( F P 、 璃 纤 维 增 强 材 料 CR ) 玻
的承载力 , 改善其延性 。混 凝土性能 的改善取 决于增 强纤 维 布对混 凝土的约束作用 。用增 强纤 维布加 固混凝 土墩柱来提 高其延性 时, 混凝土所受约束为被动 , 对其起 约束作用 的材料 主要 为增强纤维 布 , 处于混凝 土柱 内部的箍 筋作用远 不及受 纤维 布制约对混凝土起 到的约束 作用 , 提高 混凝土 的抗压强
Ab l c :T e p p ra ay e o e e t r al o d d F P s e t w r n t er if r e n f en o c d c n r t ir . nr d c d t e s r l h a e n l s d h w t xe l b n e R h es o k i h en o c me to i r e o c ee p es I t u e h a h n y rf o w r ig p o e u e o h en o c me t An h x ei n a e uts o a en o cn h e n oc o ce e p e i R a n o k n rc d r ft e r i r e n . d te e p r f me t l s l h w t tr i r i g te r i r e c n r t ir w t CF P c n e ・ r h f f d s h
h n e t e d ci t fp e se fci ey a c h u t i o ir f t l . ly t r al o d d F I xe l b n e LP;F h e s u t i n y RP s e t ;d ci t ly
度, 改善混凝 土的变形能 力 , 因而推迟构件混 凝土压碎 , 充分
( F P 和芳纶纤 维增 强材 料 ( F P 等。所有 的纤 维复 合 GR ) AR )
材料都是 由强度和刚度增强纤维以及增强弹性和韧性的聚合
物基质共同组成 , 都有一些共 同的性质 : 高的强度重量 比以及 刚度重量 比率 , 在拉断前均为 弹性 , 热膨胀 系数低 , 向异性 , 各 轻质 、 耐腐 、 良好的抗疲 劳性能及高耐久性 而使 其作 为未来 的 结构材料潜力极大。本文主要分 析了外包增 强纤维 布加 固钢 筋混凝土柱作 用机 理 , 介绍 了工程 中纤维 布加 固工序。并结 合试验模 型 , 展开相应的计算分析 、 拟研究工作 。 模
2外包增强纤维布加固钢筋混凝土柱作用机理
2 1墩 柱 内部 箍 筋 的 约 束 作 用 .
发挥纵筋 的塑性变形性 能 , 而提 高钢筋混凝 土墩柱 的承载 从 力, 改善 其延 性。从约 束机 制上来看 , 增强纤维布加 固方法对 混凝土 的约束程度关键还是取决 于混凝土横 向膨胀性能 。纤 维 布加 固构件加载 初期 , 凝土处 于线 弹性 阶段 , 向变形 混 横 小, 同素 混凝 土柱 相类似 , 增强纤维 布几乎对构件不产生约束 效果 。随着水平荷载 的不 断增大 , 压区混凝 土开始进 入塑 受 性 阶段 , 凝 土横 向变 形显著增 加 , ? 昆 纤维布应变也随之开始 明 显增长 , 对其施加环 向约束 力 , 使混 凝土横 向变形得 到控制 , 同时 由于环 向约束力 的存在 , 混凝 土的极 限压应变得 以提高 , 因而试件达到极限承载力时的变形有所增大 。增强纤维布加 固混凝土墩柱可同时发挥纤维 布及 内部箍 筋的约 束作用 , 加
数量足 够 、 配置合理 的横向箍筋和纵向钢筋 一起 , 对核心
混凝土起 到约束 , 并能够有效地限制混凝土的横 向膨胀 , 维持
核心混凝 土的完整 , 提高核心混凝土的极 限压应力 , 阻止纵 向 受 压钢筋可能 出现 的屈 曲。最 重要 的是 , 核心 混凝 土受 压 区 在破坏之前 , 够持 较无 约束混凝 土高得 多的压应 变。螺旋 能 形或 圆形箍筋会 因混凝 土的横 向扩 张而处 于受拉状 态 , 于是