预应力碳纤维布加固钢梁受弯性能有限元分析论文

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预应力碳纤维板加固梁正截面抗弯性能分析

预应力碳纤维加固梁正截面抗弯性能分析1 预应力加固碳纤维板加固技术碳纤维板材是目前建筑材料中耐腐蚀(气候)性能最好的材料之一。

已有的研究成果表明：弱酸、弱碱、冻融循环、长时间日照等环境作用对碳纤维的力学性能及耐老化性能影响极小。

目前常用的非预应力碳纤维板加固技术，是在结构受拉区域用化学胶粘剂粘贴碳纤维板材，使其与构件混凝土及内部钢筋共同承受拉应力。

但这种加固工艺对碳纤维强度的利用率极低，因为碳纤维板材的弹性模量为165～170 GPa ，抗拉强度高达2800M Pa ，要发挥抗拉强度需要1.7%的拉伸变形；而钢筋的弹性模量一般为200 GPa ，抗拉强度仅为300MPa 左右，要发挥抗拉强度需要0.15%的拉伸变形。

当碳纤维板材与构件内部钢筋共同工作时，不考虑钢筋原有的初始应变，钢筋屈服时碳纤维板材所能发挥的强度也仅为抗拉强度的8.8%；而在让碳纤维发挥全部强度所需要的1.7%的应变下，混凝土结构会产生大的变形及明显的裂缝。

如上所述，碳纤维加固RC 梁承载能力的提高是以较大的变形为代价的，因为碳纤维材料弹性模量与钢筋相近、强度是钢筋的10 倍，因此碳纤维材料发挥其强度时变形较大。

预应力碳纤维加固法可较好的解决该问题，提高开裂荷载、屈服荷载，改善使用荷载下的性能。

2 预应力碳纤维板加固梁的正截面抗弯性能分析1、非预应力碳纤维板加固梁的正截面抗弯性能分析在分析过程中，考虑了材料的非线性，采用了如下假定：1）平截面假定，由试验结果分析及各文献资料可以看出，CFRP 片材加固RC 梁在纯弯段范围内，其平均应变分布满足平截面假定。

2）钢筋采用完全弹塑性模型，不考虑强化段，其数学表达式如下：当y s εε≤时，s s s E εσ=（s yy E f =ε）（1-1）当y s εε>时，y s f =σ （1-2）3）不考虑混凝土的抗拉强度。

4）压区混凝土采用《混凝土结构设计规范》（GB 50010）规定的应力-应变曲线：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=n c c c f 011εεσ（0εε≤c ）（1-3） c c f =σ （cu c εεε≤<0）（1-4）()506012,--=k cu f n （1-5） ()5,010505.0002.0-⨯-+=k cu f ε （1-6）()5,10500033.0-⨯--=k cu cu f ε （1-7）其中c σ---对应于混凝土压应变为c ε时的混凝土压应力；0ε---对应于混凝土压应力刚达到c f 时的混凝土压应变，当计算的0ε值小于0.002时，应取为0.002；cu ε---正截面处于非均匀受压时的混凝土极限压应变，当计算的cu ε值大于0.0033时，应取为0.0033；正截面处于轴心受压时的混凝土极限压应变应取为0.002；k cu f ,---混凝土立方体抗压强度标准值；n ---系数，当计算的n 值大于2.0时，应取为2.00。

碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁的受弯性能研究

新型的结构加固材料的任务就势在必行碳纤维增强复合塑料是土木工程领域里最常用的ＦＲＰ材料之一．它以高强度纤维为增强相．以树脂为基体组合而成．是一种先进的复合材料它在混凝土结构工程加固领域得到广泛的运用．主要是因为它具有徐变低、高强度、自重轻、热膨胀系数低、抗腐蚀性能良好以及弹性模量适中、耐疲劳等优点本文主要是利用碳纤维加固钢筋混凝土对Ｔ形梁进行试验．根据桥梁钢筋混凝土Ｔ形梁的正截面受弯性能进行研究探讨
钢筋混凝土桥梁的Ｔ形梁的受弯Ｉ｝生能进行了研究
【关键词】碳纤维布；加固钢筋；混凝土；桥梁；Ｔ形梁
０前言
跨径、超高层、高层方向发展成为了可能．它的出现在人类桥梁史上具有非常重要的意义。但在发展的这几十年中．预应力混凝土和钢筋混凝土的弊端也在实践运用中逐渐的暴露出来了．其中主要体现在以下两个方面： ① 由于时间已久，其材料就会出现腐蚀、老化等情况．而此时的结构就会因为材料和一些人为的因素而开裂．这就大大降低了结构的承载能力： ②在预应力混凝土和钢筋混凝土结构中．钢筋锈蚀是普遍存在的问题．然而结构的承载能力会在钢筋尤其是预应力钢筋锈蚀后大大下降．对于那些锈蚀比较严重的情况．其结构就很可能会出现失效此外．在处理结构加固时．经常会遇到预应力钢筋和钢筋完全锈蚀的情况所以．研发
型号碳纤维单位重量ｍ，
３０ｏ
设计厚度（ｍｍ）

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。

预应力碳纤维布加固RC梁的受弯性能研究

ｙｅｄｈｇｒａｌｉｔｏｄａｅｈｇｒＩｄｔｏｉｌｉｈｅｎｄｕｔｍａｅｌａｒｉｈｅ．ｎａｄｉｉｎ，ｔｅｅｕａｉｎｓｆｒｃｍｐｕｉｇｔｅｔａｘｓｈｉｈｙ，ｔｍａｅｌａｎｅｅｔｏｈｑｔｏｏｏｔｎｈｅｎｕｒｌａｉｇｌｕｌｉｔｏｄａｄｄｆｃｉｎｌ
ｂａ ’ ｒｃｎｏｄ，ｉｌｏｄａｄｕｔｍａｅｌａｓａａｙｅｙｅｐｒｍｅｔＴｈｅｕｌｓｈｗｈａｈｒｃｉｇｌａｙｅｄｌａｎｄｅｍｓＳｃａｋｉｇｌａｙｅｄｌａｎｌｉｔｏｄｉｎｌｚｄｂｘｅｉｎ．ｅｒｓｔｓｏｔｔｔｅｃａｋｎｏｄ，ｉｌｏｄａｕｔａｅｌａｆＲＣｂａａｎｒｓｄｕｉｇｐｅｔｅｓｄｃｒｎｆｂｒｓｅｔｔｅｒｓｒｓｅｅｅｓｓｈｇｒｔｅｃａｋｉｇｌａｌｉｔｏｄｏｅｍｓｃｎｂｅｉｃｅｅｓｎｒｓｒｓｅａｂｏｅｈｅ；ｈｐｅｔｅｓｄｌｖｌｉｉｈｅ，ｈｒｃｎｏｄ，ｍｉ
Ｃｉａｈｎ）ＡｂｔａｔＩｈｓｐｐｒｈｎｕｎｅｉｖｌｅｎｔｅｐｅｔｓｅａｂｎｆｅｈｅｎｉｅｅｔｒｓｒｓｅｅｅｓｏｈｔｎｔｅｅｓｒｃ：ｎｔｉａｅ，ｔｅｉｆｅｃｎｏｖｄｉｈｒｓｒｓｄｃｒｏｂｒｓｅｔａｄｄｆｒｎｅｔｅｓｄｌｖｌｎｔｅｓｒｇｈｎｄｌｅｉｆｐｅ

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：。

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土箱形梁的受弯性能试验研究

摘要：对２根采用外部粘贴预应力碳纤维布加固的已开裂箱形梁进行受弯模型试验，研究预应力碳纤维布加固对已开裂箱梁抗弯刚度及粘接层剪切应变的影响．研究表明，对于受损较为严重的梁，采用预应力碳纤维布加固，碳纤维布对裂缝的扩张有一定的限制作用，加固后其刚度有所提高，能起到加固的效果．在正常体位加固梁时，应该对理论计算的刚度值进行折减．层间剪切应变分布在一定范围内，其变化规律与所承受的考虑碳纤维的粘贴质量，荷载类型有关，理论研究时应区别对待．关键词：预应力；碳纤维布；加固；箱形梁中图分类号：ＴＵ３１７．１；Ｕ４４１．５文献标识码：Ａ
：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｈｅｅｔｓｔｒｅｎｔｈｅｎｉｎｂｏｘｂｅａｍｒｅｓｔｒｅｓｓ－ｐｇｇｙ
粘贴碳纤维布加固桥梁技术是桥梁加固的一项新型技术．该技术因施工方便、对原结构无损伤而引起公路养护部门的重视．近年来，国内外许多研究人
８］降低钢筋应力水平．彭晖等［研究了预应力碳纤维
延性等方面进行探讨，得到了许多有益的成果．王逢朝等
［６］
对加载超过钢筋屈服强度的不同损伤的钢筋
混凝土梁采用碳纤维布加固后进行承载力和延性试从试验结果得出的结论认为采用碳纤维加固后，验，
２０１１１２０９收稿日期：－－）１００７ＲＪＺＡ１２２基金项目：甘肃省自然科学基金（，男，甘肃泾川人，博士生，副教授．１９７１作者简介：徐亮（－）

碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究

碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究1. 本文概述随着建筑行业的快速发展和对建筑结构安全性能要求的提高，钢筋混凝土结构的加固技术越来越受到重视。

在众多加固方法中，碳纤维布加固技术因其施工简便、效率高、耐腐蚀性强等优点，在工程实践中得到了广泛应用。

本文主要针对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的静载性能进行研究，旨在深入探讨碳纤维布加固技术对钢筋混凝土梁结构性能的影响，为工程实践提供理论依据和技术支持。

本文首先对碳纤维布加固技术进行了概述，包括其材料特性、施工工艺及其在国内外的研究和应用现状。

随后，详细介绍了试验的设计与实施，包括试件制备、加载方案、测量方法等。

本文重点分析了碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力性能、裂缝发展、挠度变化等关键指标，并与未加固梁进行了对比。

本文还运用有限元方法对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力过程进行了模拟分析，验证了试验结果的准确性，并进一步探讨了不同加固参数（如碳纤维布的层数、宽度等）对加固效果的影响。

本文总结了研究成果，提出了碳纤维布加固钢筋混凝土梁的设计建议，并对未来研究方向提出了展望。

本文的研究对于理解和改善碳纤维布加固钢筋混凝土梁的静载性能具有重要意义，对于提高建筑结构的安全性和耐久性，推动建筑行业的技术进步具有积极作用。

2. 理论基础与材料性质碳纤维布，作为一种高性能的复合材料，具有高强度、高模量、低密度和优良的耐腐蚀性能。

这些特性使得碳纤维布成为加固钢筋混凝土结构的理想材料。

在静载性能研究中，碳纤维布的力学性能，尤其是其抗拉强度和弹性模量，是至关重要的参数。

这些参数直接影响着加固后梁的承载能力和变形性能。

在研究碳纤维布加固钢筋混凝土梁的静载性能时，建立准确的力学模型是基础。

通常，这些模型基于经典力学原理，考虑了混凝土、钢筋和碳纤维布的相互作用。

这些模型能够预测梁在不同加载条件下的应力分布、变形和破坏模式。

增强抗弯承载力：碳纤维布通过包裹梁的受拉区，提高了梁的抗弯承载力。

碳纤维板加固预应力板梁有限元模拟分析

１）混凝土受压时应力一应变关系。采用一条二次抛物线及水平线组成的曲线，见图２。网２中直线段ＡＢ为水平线，水平部分应力（丁＝盯。，Ａ点的应变￡。＝０．００２，
Ｂ点的应变８＝０．００３５，为极限压应变。
单位：ｍ
图１梁横截面
梁底纵向粘贴长１０ｅｍ、厚１．４ａｍ的碳纤维板材
果，选取高速公路现役桥梁中较常见的２０Ｉｎ跨径的后张预应力空心板梁，采用ＭｉｄａｓＦＥＡ有限元程序对板
纤维粘贴在混凝土构件的受拉表面，使碳纤维与原结构形成新的受力体系，共同变形以承受荷载，提高结构的承载能力。因此，认为混凝土构件在＿Ｔ作过程中截面上的各点的变形始终都处于同一平面上，在受力计算
６片，间距１０ｃｍ，两侧距截面边缘７ｃｍ。
２有限元模拟分析
２．１基本假设
对碳纤维板材加固后的钢筋混凝土受弯构件进行受力分析时，正截面承载力计算采用下述一些基本｛殴定。
图２ＣＥＢ—ＦＩＰ标准规范采用的混凝土应力一应变曲线模式
【关键词】：有限元；碳纤维板；预应力；加固；桥梁
ＦＲＰ板材是由增强材料和基体构成的纤维材料，２．１．１平截面
其力学性能参数变化范同很大，因此在工程中有很大
碳纤维板材加固板梁的基本原理：采用树脂将碳
的灵活性，具有可设计性。为验证碳纤维复合板材对预应力板梁的加固效
４２

预应力碳纤维布加固混凝土梁有限元分析

亓路宽，杨友林，张治华等．部分粘贴ＣＲ￣固钢筋混ＦＰｆｌ
凝土梁的试验研究［．公路，２０（）１２Ｊ］０７１： — ６０２
尚守平，彭晖，童桦等．预应力碳纤维布材加固混凝土
状与展望【．工业建筑．２０，３（）３２．Ｊ１０００１： — ６０２［牛赫东，吴智深．预应力ＦＰ３］Ｒ纤维布粘结补强技术中的界面剪切应力传递ｆ】ｃ．第二届全国土木工程用纤维增强复
图ｌ移动端外部情况７
保护罩可每隔一定时间拆下检查结构表面隋况。
４结语
防落梁装置能有效地预防桥梁在震动时发生
坍塌，是桥梁安全保证的一个 “ 保险” ，而从防落梁装置在宿新高速工程中的应用情况来看，其
安装简便，外表美观，具有很高的应用价值。目前国内的防落梁装置还属于初步应用阶段，随着桥梁安全性的要求越来越高，其将得到更高的重
２材料和模型参数
试验用的再生混凝土梁的混凝土强度设计值为Ｃ０３，再生骨料的取代率分别是０、５％、％０ｌ００％，梁的截面尺寸均为ｂ× １０：５ｍｍ ×３００ｍｍ，跨度Ｌ１０ｍ＝５０ｍ，纵向受拉钢筋为２８的螺纹钢，全梁均匀设置箍筋为６０，架立钢筋＠１０为２８圆钢，混凝土保护层厚度为２ｍｍ。试验０梁的截面尺寸及配筋如图１所示。
图４现场加载图
４有限元分析

CFRP加固钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能的有限元分析

心受压时取为。为混凝土立方体抗压强度标；
（）筋混凝土梁受弯过程中，面上混凝土、１钢截钢筋及ＣＲＦＰ的应变符合平截面假定；
（）帖ＣＲ２外ＦＰ较薄，为ＣＲ认ＦＰ中心距离梁顶
准值；为系数，ｒｔ当计算的值大于２０时，２０．取．。
中圈分类号：Ｔ３５１Ｕ７．文章标识码：Ａ文章编号：１００９（００００２００３— ９９２１）４— ０２— ４
采用加固方法是延长公路、铁路桥梁和混凝土
１２本构关系．
吊车梁等承受重复荷载作用的混凝土梁疲劳寿命的
（）２钢筋的本构关系：钢筋采用理想弹塑性本构：当＜时，８
ｏｒ＝Ｅ（）６（）７
距离与梁高相等，：，ｈ；即＝（）件达到极限承载力时，ＦＰ的拉应变根３构ＣＲ据平截面假定确定，不应超过ＣＲ但ＦＰ的允许拉应变［，；ｃ］（）达到承载能力极限状态前，ＦＰ与混凝４在ＣＲ
究提供一些指导建议，至代替部分试验研究。鉴甚
８０＝００２＋０５．０．（
＝
一５）００ ×１
一
０．３一（００３
．
５）００ ×１一
于此，文利用有限元软件ＡＳＳ对碳纤维布加固本ＮＹ钢筋混凝土梁的弯曲疲劳性能进行了分析，到了得

预应力碳纤维布加固钢梁抗弯性能的试验研究和有限元分析

预应力碳纤维布加固钢梁抗弯性能的试验研究和有限元分析林树潮【期刊名称】《广东土木与建筑》【年(卷),期】2024(31)1【摘要】为了研究预应力碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber-Reinforced Polymer,CFRP)布加固钢梁抗弯性能,首先对未加固钢梁、CFRP布加固钢梁和预应力CFRP布加固钢梁进行单调加载试验。

紧接着建立预应力纤维布加固钢梁的数值仿真模型,并通过试验验证了该模型。

然后研究碳纤维布的长度和厚度、碳纤维布的预应力以及粘结剂的断裂强度和弹性模量对钢梁极限抗弯荷载的影响。

最后,提出了预应力碳纤维布加固钢梁极限抗弯荷载的计算公式。

研究结果表明,碳纤维布加固钢梁的典型失效模式有两种:碳纤维布的受拉断裂和碳纤维布与钢梁下翼缘间界面的粘结破坏。

不同参数(碳纤维布的长度和厚度、碳纤维布的预应力以及粘结剂的断裂强度和弹性模量)对加固钢梁的极限抗弯荷载变化规律的影响是不同的,其中以碳纤维布的厚度和预应力最为明显。

随着碳纤维布的预应力逐渐增大,加固钢梁的破坏模式由受弯破坏逐渐转变为受剪破坏。

文章提出的预应力碳纤维布加固钢梁的极限抗弯荷载的计算公式预测值和数值仿真结果吻合较好。

【总页数】6页(P40-45)【作者】林树潮【作者单位】泰山学院土木与建筑工程学院;天津大学建筑工程学院土木工程博士后流动站;西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TU375.1【相关文献】1.预应力碳纤维布加固钢梁抗弯承载力研究2.基于光纤光栅的预应力碳纤维板加固钢梁抗弯性能试验研究3.预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究4.预应力碳纤维板加固锈损钢梁抗弯性能试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

碳纤维布加固工字型钢梁有限元分析

碳纤维布加固工字型钢梁有限元分析摘要：通过将碳纤维增强聚合物布（CFRP）与受拉面相结合，钢梁的受弯性能可以得到加强。

这种加固梁可能会由于在一个板端开始的CFRP的剥离或由于在局部损伤开始的剥离而失效。

本文介绍了钢梁的有限元模型，使用有限元方法对CFRP加固钢梁破坏进行模拟。

关键词：CFRP；有限元分析；构件屈曲；CFRP剥离引言与混凝土梁类似，钢梁或钢-混凝土组合梁（以下简称为钢梁）可以通过将FRP（通常是CFRP）粘贴到受拉面上从而使受弯性能得到加强。

这种梁在这里称为FRP加固钢梁。

由于CFRP的刚度较高，在钢结构的加固中，CFRP通常比GFRP 等其它FRP更受青睐，因此本文仅关注CFRP的加固。

为了便于讨论，只考虑简支梁。

碳纤维增强复合材料的抗弯强度可同时提高其刚度和强度CFRP加固梁的承载力可由多种可能的破坏模式中的一种或多种控制，包括：（a）平面内弯曲破坏；（b）侧向屈曲；（c）CFRP板端剥离。

其他失效模式包括：（e）抗压边缘屈曲；（f）腹板局部屈曲。

在这些失效模式中，CFRP板的剥离在CFRP加固钢梁的试验中被发现是常见的。

CFRP板的承载能力取决于脱粘时CFRP的贡献，而脱粘时CFRP的贡献又取决于粘结层的粘接应力传递。

因此，准确地模拟碳纤维布与钢接触面的粘结行为在脱粘失效的理论建模中显得尤为重要。

如上所述，在CFRP加固的钢梁中，可能会有板端和中间剥离。

中间剥离开始于缺陷的存在，然后向FRP板的应力较低的地方传播。

这种脱粘与FRP加固混凝土梁中的中间裂缝剥离类似，主要受界面剪切应力的影响。

1 有限元模型使用ABAQUS建立了模型，根据表1-1所示的精确尺寸（模拟构件长度为1100mm）和简支支撑条件，选择通用壳单元，适用于型钢和CFRP板，而利用COHD8对粘结层进行建模在有限元分析。

在有限元模拟中，分析在达到极限荷载后立即终止。

采用正交各向异性材料处理碳纤维布模型。

需要注意的是，虽然有限元模型所采用的几何缺陷和残余应力不一定是准确的，和测试光束中的一样，它们对预测的影响是非常有限的：几何的不完善对由钢截面屈曲控制的极限荷载前的荷载-位移曲线，残余应力仅对曲线靠近的边坡有一定的影响屈服荷载。

预应力碳纤维布加固损伤混凝土梁非线性有限元分析

了８０的箍筋。试验加载如图１示，ＣＲ＠１０所ＦＰ加固方法及试验梁加载方法见表１所示。
注：安徽省省级自然科学研究项目（Ｊ０Ｏ２５Ｋ２１Ｂ３）
拉应力作用，完全符合加固中碳纤维布实际的受
力状况。
一佬构如阅与对久 ‘ §Ｂ§Ｉ！ｌＩＥ § Ｅ
《５ｊ左技末》０１４总第７ｆ２１年第期８期
３２模型的建立．
破坏形态都与试验结果比较吻合。４２荷载一．挠度曲线
根据试验梁的几何尺寸及配筋情况，建立的三维数值模型如图２所示。因模型是一个复合受力体系，各单元之间通过共用节点来实现不同材料单元之间的链接以及单元间的节点位移协调和
铑构如阅与对久
ＰＳＥＳＥＮＯＬＧＹＲＥＴＲＳＴＣＨＯ
《预左巾末》０１第期第７技２１４总８年期
预应力碳纤维布加固损伤混凝土梁非线性有限元分析
肖红菊
孙玉永
２４０）４００
（陵学院土木建筑系安徽铜陵铜
元模型，同时考虑了混凝土开裂和压碎所导致
支座处出现应力集中情况，并结合实际情况，在
该两处都增加了钢垫板。
的刚度下降，与实际情况更符合。同时实际中
混凝土材料的不均匀性，来自试验本身的误
差，另外在有限元分析中未考虑钢筋与混凝土
的拉裂、压碎、随性变形及徐变、单元生死等性
能；用ＬＮ８ＩＫ单元来模拟铡筋，该单元具有塑

碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究共3篇

碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究共3篇碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究1碳纤维布加固钢筋混凝土梁静载性能研究随着世界经济的不断发展，建筑工程也得到了迅速的发展，为了提高建筑物的承载能力、安全性和使用寿命，使用钢筋混凝土结构成为一种常见的选择。

但长期使用后，由于受到自然环境、负荷振动等因素的影响，钢筋混凝土结构往往会发生一些裂缝、剥落等问题，从而降低了建筑物的使用寿命和安全性。

为此，一些加固手段被提出，其中碳纤维布加固成为了一种广泛使用的手段。

本文的研究对象为钢筋混凝土梁，采用碳纤维布加固的方法，在静载条件下对混凝土梁的性能进行了研究。

研究内容包括原始混凝土梁的力学性能、碳纤维布加固钢筋混凝土梁的力学性能及其改善程度等。

研究方法本次研究采用试验的方法，首先制作了6根测试梁，结构尺寸为：宽度80mm，高度120mm，长度1000mm，梁内布置了4根直径为8mm的钢筋，并在梁底加设了一层碳纤维布进行加固处理。

试验分为两组，其中一组为原始混凝土梁，另一组为碳纤维布加固钢筋混凝土梁。

两组试验梁在试验前和试验后都进行了力学性能测试。

测试方法1. 原始混凝土梁力学性能测试在试验前，对原始混凝土梁进行了自重测量，然后在试验机上以相同的加载速度逐渐施加荷载，记录下不同荷载下梁的变形情况和破坏荷载。

2. 碳纤维布加固钢筋混凝土梁力学性能测试在碳纤维布加固后，同样进行了自重测量。

试验时，以相同的加载速度逐渐施加荷载，记录不同荷载下梁的变形情况和破坏荷载。

结果分析1. 原始混凝土梁的力学性能在试验过程中，原始混凝土梁在承载荷载逐渐增加的过程中，首先发生梁的端部出现微小裂缝，然后向中间逐渐发展。

随着荷载的不断增加，裂缝逐渐加剧，使得梁的刚度急剧下降，最终发生破坏。

从试验数据可以看出，原始混凝土梁最大荷载为31.86kN，破坏模式为剪切破坏，且破坏位置在梁中心区域。

2. 碳纤维布加固钢筋混凝土梁的力学性能在碳纤维布加固钢筋混凝土梁的试验中，随着荷载的逐渐增加，梁出现微小裂缝的时刻相应的提前。

预应力碳纤维布加固RC梁抗弯性能研究

关键词：预应力；碳纤维布；固；加钢筋混凝土梁；非线性
中圈分类号：Ｕ７．Ｔ３８２文献标识码：Ａ
ＳｕｙｏｎｉｇＣａａｉｆＲＣＢｅｍｓＳｒｎｔｅｅｔｄｎＢｅｄｎｐｃｔｏａｔｅｇｈｎｄｙｗｉｒ－ｔｅｓｄＣＦｈｅｓｔＰｅｓｒｓｅＲＰＳｅｔｈ
ｏ－ｉｎ，ＺｕＲｉｑａｇＨＡＯＸｉ－ｎ，ＷｕＪｎｎｍｉｇｉ
（ｅｒｅｔｆＣｖｎｉｅｎ，ｎｎｅｉＡｒａｉｎｓｏａｔｓＮｎｇ２０１，ｉｇｕＣｉ）ＤｐｔｎｏｉＥｇｎｒｇ № ｇＵｉｒｔｏｅｎｕｃａｄＡｔｎｕｃ，ａｎ１０６Ｊｎｓ，ｈａｍｉｌｅｉｖｓｙｆｏｔｓｒｉｊａａｎ
理地发挥ＣＲＦＰ的高强特性，一些学者和科研单位提出对纤维布施加预应力的方法。从试验结果来看：预应力碳纤维布加固较非预应力碳纤维布加固而言，对
Ｋｅｒｓｒ—ｔｅｓｙｗｏｄ：ｐｅｓｓ；ＣＦｒＲＰ；ｓｅｇｈｎｎ；Ｒｅ；ｎｎｉｅｔｎｔｅｉｇＣｂａｒｍｏｌａｎｒ
ｌ引盲目，前我国有大量建筑因为已达到或超过使用寿命，或因为使用功能发生改变等原因需要对结构进行
欧日强，新铭，吴赵瑾
（南京航空航天大学土木工程系，江苏南京２０１）１０６
摘要：目在前碳纤维布和预应力碳纤维布加固混凝土梁试验研究成果的基础上，对预应力碳纤维布加固梁的抗弯性能进行分析。提出了开裂荷载和屈服荷载的计算公式。计算公式中充分考虑了混凝土的非线性关系，利用等效转化原则提出将混凝土的非线性应力图形转化为等效矩形应力图形计算。提出的公式计算值与试验值比较吻合。

碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能的研究

文章编号:100926825(2007)0820063202碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能的研究收稿日期:2006210219作者简介孙正强(682),男,工程师,中铁八局昆明房屋建筑有限公司,云南昆明　65李　政(2),男,工程师,湖南中大勘测设计研究院,湖南长沙　5苏启斌(2),男,工程师,中铁八局昆明房屋建筑有限公司,云南昆明　65孙正强　李　政　苏启斌摘　要:对使用碳纤维布加固钢筋混凝土梁进行了介绍,通过理论分析提出了梁底初始拉应变和极限弯矩的计算公式,从而为碳纤维布加固梁抗弯承载力计算提供了理论依据。

关键词:碳纤维布,结构,极限弯矩,抗弯性能中图分类号:TU375.1文献标识码:A 近年来,由于超载、使用功能变化或钢筋锈蚀造成钢筋混凝土结构、构件不能满足承载力和正常使用功能的现象较为常见,对此类结构目前普遍采用加固技术进行修复。

外贴纤维布的加固方法由于耐腐蚀、施工简便、自重小、不占用使用空间等优点而成为一项新兴加固技术。

将碳纤维粘贴于钢筋混凝土梁的底部,可以提高结构的抗弯承载力、控制裂缝宽度、提高裂缝分散能力、增加结构刚度、改善其受力性能,但由于结构形式和材质都发生了变化,对其进行抗弯设计计算时,必须考虑二次受力。

1　基本假定1)加固后的梁符合平截面假定。

2)混凝土受压应力应变关系计算梁底初始拉应变时,梁的受拉钢筋一般未屈服,可简化为三角形分布,计算正截面极限抗弯承载力时按《混凝土结构规范》取用[1,2]。

3)钢筋应力应变关系按《规范》取用[1,2]。

4)碳纤维布的应力应变关系为线弹性关系,直到破坏。

5)碳纤维布与混凝土梁之间粘结良好,无剥离破坏现象。

2　梁底初始拉应变的计算梁预先承受荷载,梁底将产生初始拉应变,而梁底初始拉应变的大小决定加固后梁的极限荷载。

因此,梁底初始拉应变的计算极为重要,截面应力—应变分布如图1所示。

2.1　梁未开裂阶段当梁处于未开裂阶段,可以将截面换算为单一材料截面。

碳纤维布加固带裂缝钢筋砼简支梁抗弯性能有限元分析

以有必要对其带裂缝加固的效果进行深入研究．于鉴
元模型组（为第１）模拟在下部受拉区混凝土出称组，现开裂后粘贴碳纤维布的加固效果；然后通过调整第
１组简支梁纵向受拉钢筋配筋率，立了第 Ⅱ组，建进行与第１组相同的模拟分析．
弯曲破坏范围，但不如第１明显．简支梁的荷载一组挠度曲线如图５所示．与第１相比，随着二次荷载组继续加大，由于第 Ⅱ组简支梁配筋率提高，其内部纵向受拉钢筋出现屈服，入塑性变形阶段；载继续进荷增加，最终梁受压区边缘混凝土压碎破坏．
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图１钢筋混凝土简支梁
收稿日期：２１．６１；修订日期：２１—６２０２０．８０２０・７作者简介：王汪阳（９７），河南周口人，天津城市建设学院硕士生１８一，男
碳纤维布加固带裂缝钢筋砼简支梁抗弯性能有限元分析
王汪阳，毛毳
（津城市建设学院土木工程学院，天津３０８）天０３４
摘要：利用ＡＮＳＹＳ有限元软件，分别建立两组（每组包含六根钢筋混凝土简支梁）考虑初始荷载的分离式有限元模型进行数值模拟，对加固后梁的破坏形态，屈服承载力、极限承载力提高幅度

预应力碳纤维片材在结构加固中的应用研究——以其对钢筋混凝土梁力学性能的增强为例

预应力碳纤维片材在结构加固中的应用研究——以其对钢筋混凝土梁力学性能的增强为例何令【摘要】文章通过大型商业有限元软件ANSYS/Civil对预应力碳纤维片材增强钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了数值模拟,分析了普通RC梁、碳纤维布增强RC梁、预应力碳纤维布增强RC梁的抗弯承载力、受力钢筋应力历程、RC梁挠度历程等力学性能.结果表明,粘贴预应力碳纤维布能够更好的改善钢筋混凝土梁的受力,提高增强RC梁的承载能力.%This article presents the carrying-out of the numerical simulation of the enhanced flexural performance of the concrete beams prestressed carbon fiber sheet of large commercial finite dement software ANSYS/Civil. It analyzes the mechanics properties of ordinary RC beam, carbon fiber enhanced RE beam, the bending proof carrying capacity of prestressed carbon fiber enhanced RC beam, the stress course of reinforced steel, the deflection proof course of RC beam. The finding reveals that bonding prestressed carbon fiber sheet is more capable to relax the stress on the steel concrete and enhance the stress of RC beams.【期刊名称】《重庆三峡学院学报》【年(卷),期】2012(028)003【总页数】5页(P58-62)【关键词】抗弯承载力;挠度;预应力碳纤维布;增强钢筋混凝土梁【作者】何令【作者单位】重庆市万州区城建工程管理处,重庆万州404100【正文语种】中文【中图分类】TU746.31 引言碳纤维布已广泛应用于结构加固，但简单的粘贴碳纤维布的方法存在以下一些问题：1.不能充分利用碳纤维高强度的特性；2.对结构物承载力的提高不明显；3.碳纤维布用量较大.若需对以上情况进行改善，可以考虑对碳纤维布采取施加预应力的方式进行.为了验证预应力碳纤维布的增强效果，可以采用大型商业有限元软件ANSYS/Civil进行数值仿真，研究预应力碳纤维布增强混凝土结构的力学性能.2 材料及单元特性2.1 混凝土混凝土本构关系根据《混凝土结构设计规范》（GB50010）采用：其中：fc为混凝土的抗压强度；ε0=0.002，εu=0.0033.混凝土采用Soild65单元，破坏准则采用William-Warnke五参数强度准则，屈服准则采用多线性随动强化模型（MKIN）[1].2.2 钢筋钢筋采用Link8单元，双线性随动强化模型（BKIN），钢筋的应力—应变关系采用线性本构关系（图1）[1].2.3 碳纤维布碳纤维布采用Shell41单元，理想弹性材料，在预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁时，其预应力的施加利用了升温法[2]（碳纤维布线膨胀系数为负）.预应力大小的确定应遵守以下原则：1.碳纤维布与界面的剪应力不应超过粘接剂的抗剪强度；2.被加固的钢筋混凝土梁顶部不能出现开裂[3-4].图1 钢筋应力—应变关系图2 碳纤维布应力—应变关系3 有限元模型的建立有限元模型采用建立全模型的形式，网格划分采用映射方式，通过控制结构外形尺寸来控制单元的尺寸.结构整体模型和部分单元模型分别见图3.由于碳纤维布的预应力施加采用的是升温法，因此要对碳纤维布的板单元的两个纵向长边处施加DX 位移约束，由此引起的应力变化为X方向的应力变化，在结果中应忽略.另外，由于 Shell41单元大变形只能支持三角形单元，因此，对碳纤维布的 Shell41的单元划分采用三角形单元.其中Soild65单元共990个，Link8单元共390个，Shelll41单元共282个.图3 有限元模型4 有限元分析结果现将通过有限元程序分析获得的模型梁的结果（荷载—挠度曲线、钢筋应力、碳纤维应力等）汇总如下，并与试验结果进行对比分析.4.1 挠度图4为试验梁跨中截面挠度历程数值分析结果曲线.计算结果表明，在相同荷载作用下，增强RC梁的挠度均小于普通RC梁，施加预应力的碳纤维布增强RC梁的挠度更小.构件破坏时，未加固梁的挠度达到25mm，而未施加预应力的碳纤维布加固梁的挠度在10mm左右，施加了预应力的碳纤维布加固梁挠度在 8mm左右.因此，粘贴碳纤维布在一定程度上能够提高混凝土构件的抗弯刚度，并且碳纤维布施加预应力后的提高程度更大.图4 荷载—挠度关系图表1 有限元和试验结果比较试件试验有限元试验有限元极限承载力（KN）跨中挠度（mm）RC 27.28 28.025 24.87 24.53 CFRP 42.13 42.464 10.10 9.96 FCFRP 51.36 50.184 7.83 7.984.2 结构变形、裂缝图不同构件在破坏荷载下的挠度如图5所示.计算结果表明，经碳纤维布加固后的梁在破坏荷载下的挠度会减小，并且预应力碳纤维布加固的梁挠度比没有施加预应力碳纤维布加固的梁更小.其中，未加固梁破坏时的挠度为24.53mm，粘贴碳纤维布加固梁破坏时的挠度为 9.96mm，预应力碳纤维布加固梁破坏时的挠度为7.98mm.图5 不同构件在破坏荷载下的挠度图不同构件在破坏荷载下的裂缝如图6所示.计算结果表明，经碳纤维布加固的梁不能够提高开裂荷载，但是经过预应力碳纤维布加固的梁够提高开裂荷载.其中，未加固梁的开裂荷载为9KN左右，粘贴碳纤维布加固梁的开裂荷载也为9KN左右，预应力碳纤维布加固梁的开裂荷载为21KN左右.图6 不同构件在破坏荷载下的裂缝图4.3 钢筋应力状态不同构件在10KN、20KN、破坏荷载下钢筋的应力如图7-9计算结果表明，在相同荷载下经过碳纤维布加固的梁钢筋应力比未加固梁小，并且经过预应力碳纤维布加固的梁能够在受拉钢筋中储存一定得压应力，对改善梁体受力有积极的影响.图7 10KN荷载下不同梁的钢筋应力图图8 20KN荷载下不同梁的钢筋应力图图9 破坏荷载下不同梁的钢筋应力图4.4 碳纤维布的应力粘贴碳纤维布与预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁在荷载相同情况下的应力状态如图10-12结果表明，预应力碳纤维布中储存了一定得拉应力，相同荷载情况下预应力碳纤维布的应力值较高，为钢筋混凝土梁承担了更多的外部荷载.在破坏情况下，预应力碳纤维布并没有达到抗拉强度值，说明采用预应力碳纤维加固钢筋混凝土梁能提高碳纤维布强度利用率，达到节省材料的目的.图10 10KN时的碳纤维布应力图图11 20KN时的碳纤维布应力图图12 破坏时的碳纤维布应力图5 结论有限元模拟分析的结果表明，粘贴碳纤维布能够明显地提高增强RC梁的承载能力，碳纤维布施加预应力后提高程度更为明显.粘贴碳纤维布能够降低增强RC梁破坏时的挠度，碳纤维布施加预应力后增强RC梁的挠度更小.粘贴碳纤维布加固的钢筋混凝土梁不能明显的减小开裂荷载，而预应力碳纤维布加固的钢筋混凝土梁开裂荷载明显提高.由此可见，粘贴碳纤维布对钢筋混凝土梁受力有利，而采用预应力碳纤维布加固的方法能够更好地改善钢筋混凝土梁的受力，因而，这是一种更经济、更科学的碳纤维布加固方法.参考文献：[1]李松.预应力CFRP片材加固RC梁的有限元分析[J].公路与汽运，2011（145）.[2]曾祥荣，江世永，陈进，等.基于ANSYS的预应力CFRP布加固混凝土梁有限元分析[J].后勤工程学院学报，2004（3）.[3]庄芸.预应力碳纤维布加固梁最佳预应力水平的确定[J].武汉工程大学学报，2008（4）.[4]郭馨艳，黄培彦，郑小红，等.预应力FRP加固钢筋混凝土梁的受力分析[J].华南理工大学学报，2005（7）.[5]凌彩珠，宁金成，彭勃.碳纤维加固用胶黏剂工作性能的研究[J].重庆交通大学学报：自然科学版，2011（4）.[6]张国栋，朱暾，丁红瑞.碳纤维加固二次受力梁斜截面抗剪的试验研究[J].三峡大学学报：自然科学版，2001（1）.。