预应力碳纤维布加固[详细]

疲劳
两层预应力碳纤维布加固
LPS2Fb
疲劳
受拉钢筋增加 50% ，两层预应力碳纤维布加固
LPS2FD
疲劳
疲劳损伤后两层预应力碳纤维布加固
LPS4Fa
疲劳
四层预应力碳纤维布加固
LPS4Fb
疲劳
四层预应力碳纤维布加固，变幅疲劳
☆
试件对比关系 ① 未加固梁、非预应力碳纤维布和预应力碳纤维
布加固梁的静力及疲劳性能的对比； ② 对比了不同预应力碳纤维布加固量对加固梁疲
极限状态设计方法、高强材料的使用以及结构使 用功能的变更，导致公路、铁路桥梁及混凝土吊 车梁等承受重复荷载作用的混凝土梁在较高的应 力水平下工作，疲劳破坏发生的几率大大增加， 疲劳加固已经成为延长混凝土梁疲劳寿命的一个 重要问题
二、研究现状
1、预应力碳纤维布加固技术的工艺及技术 特点
非预应力碳纤维布加固混凝土梁时，碳纤 维布的高强特点仅在梁中受拉钢筋屈服后 才能发挥，而在主筋屈服前，碳纤维布所 起的作用十分有限，在正常使用阶段碳纤 维布对加固梁的性能改善作用不明显
698605 816000 1085000 1380000
－ 860618 1317234
s （） 加载方式
1105
变幅
982
等幅
950
等幅
735
等幅
1013
等幅
961
变幅
770
变幅
三、预应力碳纤维布加固梁试验研究
3、疲劳试验结果－疲劳寿命对比
疲劳寿命（万次）
150 125
100 LF
75
LPS2Fa LS2F
0 2、静力试验主要结果
0 160 预应力碳纤维布加固梁 140
0 120
100
非预应力碳纤维布加固梁
80
0
60
未加固梁
40
0
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
0
跨中位移 （ mm）
非预应力
160
非预应力碳纤维布加固梁
140
120
100
80
预应力碳纤维布加固梁
60
40
20
0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000
碳纤维布拉应变 ()
0
三、预应力碳纤维布加固梁试验研究
3、疲劳试验主要结果
试件
LF LS2F LPS2Fa LPS4Fa LPS2Fb LPS2FD LPS4Fb
P P/ min max （kN） 30/110 30/110 30/110 30/110 30/150 30/110 30/110
Nf,e （次）
加载频率4.5Hz； 疲劳荷载下限以试验梁及加载分配梁不跳动，
荷载上限根据各试件考察目的的不同有所变化； 加载过程分为三个阶段：
① 疲劳开始前先进行三次静载试验； ② 疲劳试验阶段； ③ 破坏阶段。
☆
0
0 三预 、预应应力 力碳碳 纤维纤布维 加固布梁加 试验固 研究梁
弯矩 (kN.m) 弯矩 （ kN.m）
劳性能的影响； ③ 对比了预应力碳纤维布加固量相同而混凝土梁
配筋率不同时加固梁疲劳性能的变化； ④ 考察了加固前已有损伤对加固梁疲劳性能的影
响； ⑤ 对比了等幅/变幅疲劳加载时加固梁疲劳性能的
变化。
☆
试件模板图
U形压条
碳纤维布
碳纤维布 U形压条
碳纤维布加固图 ☆
疲劳试验参数 AMSLER疲劳试验机，最大加载量程500kN，
50
LF:未加固梁
25
LS2F:两层非预应力碳纤维布加固
LPS2Fa:两层预应力碳纤维布加固梁
0
试件
150
125
LPS2Fa
100
LPS2FD
能发生的破坏模式较多，对应极限承载力 不同，已有研究主要集中在常见破坏模式 下的承载力计算，对于不同破坏模式出现 的条件以及各破坏模式之间的相互转换规 律研究甚少。
二、研究现状
2、预应力碳纤维布加固技术计算理论 （4）疲劳性能研究现状 碳纤维布加固混凝土梁的疲劳性能显著改善，疲劳
寿命大幅延长，对碳纤维布施加预应力后加固梁疲 劳寿命延长更多。 已有研究主要集中在加固前后混凝土梁疲劳寿命延 长的直接数据对比上，研究共识是（非）预应力碳 纤维布加固后梁中受拉钢筋应力幅降低，加固梁疲 劳寿命延长，疲劳计算时仍应控制受拉钢筋应力幅。 如何计算疲劳荷载作用下加固梁中受拉钢筋应力幅 以及如何计算加固梁的疲劳寿命研究甚少。
报告大纲
选题意义 研究现状 预应力碳纤维布加固梁试验研究 静力分析 疲劳寿命分析 研究总结及展望
一、选题意义
根据我国国情，发展节约型建筑，对原有结构进 行加固再利用是建筑业发展的一个主要趋势
碳纤维布加固混凝土结构技术具有轻质高强耐腐 耐疲劳及可设计性强优点，已经得到大量应用
以往普通碳纤维布加固技术存在材料高强度难以 利用的缺点，预应力技术较好的解决了这一问题
☆
☆
二、研究现状
1、预应力碳纤维布加固技术的工艺及技术 特点
通过预应力手段使碳纤维布预先受力，其 应变滞后程度得以改善，不仅可以提高混 凝土梁的承载力，而且能够显著改善加固 梁的使用性能。 ☆
弯矩
c b a
正常使用阶段
a:未加固梁 b:非预应力碳纤维布加固梁 c:预应力碳纤维布加固梁
0
钢筋拉应变
㊣
三、预应力碳纤维布加固梁试验研究
1、试验设计 试件列表 试验对比关系 模板及加载图 疲劳试验参数
试件编号 静力/疲劳
加固方式及加固量
LS
静力
不加固对比梁
Baidu Nhomakorabea
LS2S
静力
两层非预应力碳纤维布加固
LPS2S
静力
两层预应力碳纤维布加固
LF
疲劳
不加固疲劳对比梁
LS2F
疲劳
两层非预应力碳纤维布加固
LPS2Fa
二、研究现状
2、预应力碳纤维布加固技术计算理论 （2）正常使用阶段 研究重点是预应力碳纤维布加固梁的材料
应力和截面抗弯刚度计算，材料应力的计 算同时也是加固梁疲劳寿命计算的前提。 材料应力计算未见相关文献研究； 截面抗弯刚度分析：Bg 0.77Ec Ig
二、研究现状
2、预应力碳纤维布加固技术计算理论 （3）极限承载力分析 由于初始预应力的存在，加固梁破坏时可
☆
二、研究现状
2、预应力碳纤维布加固技术计算理论 （1）施工阶段 （2）正常使用阶段 （3）极限承载力分析 （4）疲劳性能分析
二、研究现状
2、预应力碳纤维布加固技术计算理论 （1）施工阶段 研究重点是碳纤维布初始预应力大小、放
张后碳纤维布的预应力损失以及碳纤维布 与混凝土界面间剪应力分布规律。 研究现状：预应力碳纤维布放张后对由于 碳纤维布滑移造成的应力损失和可以对碳 纤维布施加的最大初始预应力的研究不多。