CFRP加固锈蚀钢筋混凝土柱承载力试验研究

CFRP加固钢筋混凝土构件力学及耐久性能试验研究的开题报告一、选题背景及意义随着工程技术的不断发展，建筑结构的使用寿命越来越受到关注。

很多钢筋混凝土构件在长时间使用后会产生裂缝和变形，从而影响整个结构的稳定性和耐久性。

为了解决这个问题，采取加固措施是一种可行的解决方式。

加固材料中，碳纤维增强聚合物（CFRP）是一种非常有前景的材料。

CFRP具有高强度、轻质、耐腐蚀等特点，在加固工程中有着广泛的应用前景。

二、研究目的本研究旨在通过实验研究，探讨CFRP加固对钢筋混凝土构件力学性能和耐久性能的影响。

具体目标包括：1.探究CFRP加固后钢筋混凝土构件的受力性能变化情况。

2.分析CFRP加固对钢筋混凝土构件的耐久性能影响，如抗裂性能、抗冻融性能等。

3.研究CFRP加固层数与钢筋混凝土构件力学性能和耐久性能之间的关系。

三、研究内容及方法本研究将通过实验研究的方法探究CFRP加固对钢筋混凝土构件力学性能和耐久性能的影响。

具体内容包括：1.制备试验样品：选取一定数量的钢筋混凝土试件，制备CFRP加固的试样。

2.进行力学性能试验：对于制备好的试样进行拉伸、压缩和弯曲等力学试验，测定试样在不同加载条件下的受力性能变化情况，并分析CFRP加固对钢筋混凝土构件力学性能的影响。

3.进行耐久性能试验：对于制备好的试样进行抗裂、抗冻融等耐久性能测试，分析CFRP加固对钢筋混凝土构件耐久性能的影响。

4.分析CFRP加固层数与钢筋混凝土构件力学性能和耐久性能之间的关系：通过多组实验数据的对比分析，探讨CFRP加固层数与钢筋混凝土构件力学性能和耐久性能之间的关系。

四、研究预期成果及意义本研究通过实验研究，对CFRP加固钢筋混凝土构件力学和耐久性能进行分析和探究，将获得以下成果：1.分析CFRP加固对钢筋混凝土构件力学性能的影响规律，探究加固层数与钢筋混凝土构件力学性能之间的关系。

2.分析CFRP加固对钢筋混凝土构件耐久性能的影响规律，包括抗裂、抗冻融等耐久性能。

CFRP和GFRP加固钢筋混凝土方柱的受力性能研究1. 研究背景和意义我国自 1997 年开始从国外引进纤维复合材料加固混凝土结构技术研究，纤维布加固技术具有施工方便、可包裹各种复杂形状的结构横截面，且不增加自重等优点，使得该技术成为了研究和工程应用的热点[4]。

碳纤维是纤维加固技术中运用最多的材料，其具有很高的抗拉强度，可达到钢材的 10 倍以上；具有很高的弹性模量，达到了钢材的 2 倍左右，；具有很低的密度；具有很强的耐久性，对于酸、碱、盐的腐蚀都能抵抗，不会生锈；柔韧性很好，可以包裹各种复杂形状的结构横截面；便于施工，有较好的可修复能力。

以上的众多优点使得碳纤维布与玻璃纤维布成为了工程中常用的粘贴加固材料。

碳纤维由于自身延伸率低，性质脆等特点，在地震时易产生崩断，使得加固突然失效，且生产成本较高。

玻璃纤维的耐碱性较差，会引起与结构结合程度不高，降低加固强度，且相较于碳纤维其抗拉强度较低。

而通过将两种纤维进行组合，来增强与改良其中的单一纤维的部分性能，并且降低生产成本，使材料兼顾实用性并具备更好的经济效益，让该材料具有承载初期高模量，屈服阶段高极限，破坏阶段高延性等特性[6]。

2. 国内外研究现状2.1 单一材料纤维布加固钢筋混凝土结构研究现状由于各国研究人员的试验与理论方面的研究，使得纤维布加固技术在实际工程中的应用迅速增加，多个国家相继编写了相应的要求与规范：1984 年，瑞士联邦材料实验室((EMPA)最早开始了 FRP 加固混凝土结构的研究，并成功将其应用于工程实际。

1998 年，欧洲为探究纤维加固技术而成立了相关研究机构，并发布了《高性能纤维复合材料加固混凝土结构设计指南》[11]。

1991 年，美国混凝土创办了研究纤维加固技术的组织，以针对纤维复合增强材料进行相关研发与试验，并在 2004 年颁布了一个 FRP 加固相关的试验指南[12]。

1996 年，我国清华大学、东南大学、中冶建研总院在“九五”国家重点项目“纤维材料加固修复混凝土结构技术研究开法与应用”的资助下，对 FRP 加固混凝土结构的关键技术进行了研究，这是我国内对这项技术研究的先例[13]。

安徽省地方标准CFRP加固混凝土结构技术规程FRP加固钢筋混凝土梁柱试验方案FRP加固钢筋混凝土梁柱试验方案1 概述本试验是关于FRP加固钢筋混凝土梁柱力学性能的试验研究，试验分为二组，第一组为FRP加固钢筋混凝土梁的力学性能试验，试验主要考虑纤维材料类型（CFRP布、CFRP筋）、预载大小、配筋率、剪跨比等因素对FRP加固钢筋混凝土梁力学性能的影响；第二组为FRP加固钢筋混凝土柱试验，试验主要考虑纤维材料类型（CFRP布、CFRP 筋）、预载大小、配筋率以及偏心距等因素对FRP加固钢筋混凝土柱力学性能的影响。

2 试验目的1.FRP加固钢筋混凝土梁柱破坏形态和破坏机理。

2.预载大小对FRP加固钢筋混凝土梁柱承载力和破坏形态的影响。

3.各因素对FRP加固钢筋混凝土梁柱力学性能的影响变化规律。

4.FRP加固钢筋混凝土梁柱荷载－位移关系曲线的计算方法。

5. FRP加固钢筋混凝土梁、柱承载力、变形、裂缝、刚度等的设计计算方法。

6.FRP加固钢筋混凝土梁柱的施工构造措施。

3 FRP加固钢筋混凝土梁试验方案本次试验共34梁，试验梁的尺寸为2400⨯mm，净跨为2000mm，钢筋主250150⨯筋配置为HRB335级钢筋（梁受压区为2Φ10），箍筋采用HPB235筋，混凝土采用C30，混凝土保护层厚度为25mm。

3.1 FRP加固加固钢筋混凝土梁受弯试件设计FRP加固钢筋混凝土梁力学性能研究共进行3组，第一组试验中主要分析纤维材料的种类（CFRP布加固、CFRP筋加固以及混合加固）对FRP加固钢筋混凝土梁加固效果的影响；第二组试验研究预载大小对FRP加固钢筋混凝土梁承载性能的影响，第三组试验主要研究配筋率和加固量对FRP加固钢筋混凝土梁力学性能的影响。

各试件具体参数如表1所示，试件的配筋图和加固图如图1所示。

表1 FRP 加固钢筋混凝土梁受弯性能试验参数F12配筋及应变片布置F16配筋及应变片布置CFRP筋布置CFRP筋加固梁应变片布置CFRP筋布置1根CFRP筋加固应变片布置2根CFRP筋加固应变片布置CFRP片材应变片布置图1 CFRP布或筋加固钢筋混凝土梁抗弯性能试件配筋及测量仪器布置油压千斤顶荷载传感器分配梁12345图2加固试件加载示意图3.2 FRP加固加固钢筋混凝土梁受剪试件设计FRP加固钢筋混凝土梁受剪性能研究共进行3组，第一组试验中主要分析预载大小对FRP加固钢筋混凝土梁受剪性能的影响；第二组试验研究剪跨比对FRP加固钢筋混凝土梁承载性能的影响，第三组试验主要研究加固量对FRP加固钢筋混凝土梁力学性能的影响。

锈蚀钢筋混凝土柱承载力研究的现状与展望收稿日期:2008 11 29作者简介:姜 晔(1963 ),女,高级试验师,泰州职业技术学院,江苏泰州 225300周桂香(1965 ),女,工程硕士,高级农艺师,泰州职业技术学院,江苏泰州 225300姜 晔 周桂香摘 要:论述了锈蚀钢筋混凝土柱承载力的试验研究现状,根据钢筋混凝土构件的锈蚀问题本身涉及的因素较多的特点,提出了锈蚀钢筋混凝土柱承载力相关问题尚需进一步研究的内容,以使钢筋混凝土柱能够发挥相关作用。

关键词:钢筋混凝土柱,锈蚀,承载力中图分类号:T U 312文献标识码:A在许多不利乃至恶劣服役环境中,混凝土柱更容易发生钢筋锈蚀现象。

例如工业厂房柱,一般在室内裸露,受酸、碱、盐、油、二氧化碳等有害液体及气体侵蚀的几率大,容易引起钢筋锈蚀,因此柱子的破损一般比较严重。

由纵向钢筋锈蚀、局部箍筋锈蚀乃至锈断、混凝土锈胀开裂等原因而引起的柱承载力降低及破坏现象,普遍存在于水工、海工、桥梁工程和工业与民用建筑中。

锈蚀钢筋混凝土构件的承载力问题,因目前还缺乏比较成熟的计算理论与方法而受到格外关注。

1 锈蚀钢筋混凝土柱承载力研究的现状国内外学者对锈蚀钢筋混凝土构件承载力的研究主要集中于对梁的研究,而对柱的研究相对较少。

目前,锈蚀钢筋混凝土构件承载力计算理论还不成熟、不完备,对实际工程的评估工作而言,这方面的需求极为迫切。

因此,很多学者从试验研究入手,研究锈蚀钢筋混凝土构件承载力的计算理论和方法。

在试验研究中,获取锈蚀钢筋混凝土试件的方法通常有三种:1)将实际工程中长期处于不利甚至恶劣环境下的锈蚀钢筋混凝土构件从工作现场截取下来作为试件;2)在实验室采用电化学加速锈蚀方法或喷射盐雾方法模拟锈蚀环境获取试件;3)将试件长期暴露于自然环境使其锈蚀。

这三种方法各有优缺点:第一种方法贴近工程实际,但构件的原始参数往往不易确定;第二种方法较容易实现,而且消耗时间较短,但与工程实际之间存在一定的近似性;第三种方法很容易实现,而且贴近工程实际,但是消耗时间较长。

CFRP布加固钢筋混凝土异形柱力学性能数值研究异形柱是指其截面为L形、T形、十字形等形式的柱体,该种形式的柱子能够有效的避免室内出现明显的棱角、减轻结构的自重,并且使建筑内部布局更加美观。

虽然异形柱有很多方面的优点,但对钢筋混凝土异形截面柱力学性能的研究还很匮乏。

近年来,由于钢筋混凝土异形柱结构体系的广泛应用,对于钢筋混凝土异形柱结构体系的探索与研究成为一项重要研究课题。

混凝土柱使用过程中可能面临施工后混凝土浇筑强度低,设计荷载与实际应用荷载不符合等情况。

针对于钢筋混凝土异形截面柱,采用合理的加固方式尤为必要,碳纤维布作为相对成熟的加固材料,对异形柱的加固具有重要意义。

本文将基于ABAQUS有限元模型,对CFRP布加固混凝土异形截面柱的力学性能进行研究。

本文的主要研究工作包括:1.对CFRP布加固钢筋混凝土L形截面柱的相关理论公式进行补充和丰富。

2.建立合理的CFRP布加固钢筋混凝土异形截面柱有限元模型,根据已有的参考文献对模型的正确性加以验证,从而为后续的研究奠定基础。

3.拓展研究参数,基于ABAQUS分析的结果,确定偏心距、CFRP布粘贴层数、肢长比,混凝土强度等级、肢长肢厚比五个因素对CFRP布加固钢筋混凝土异形截面柱的影响规律。

4.根据有限元分析结果,为工程实际应用以及后续学者的研究提供科学依据。

d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2024.01.022C F R P 加固钢筋混凝土柱承载力模拟分析李路彬(中国建筑设计研究院有限公司,北京100032)摘 要: 为探究碳纤维复合材料(c a r b o n f i b e r r e i n f o r c e d p o l ym e r ,C F R P )加固混凝土柱的承载能力,通过测量混凝土抗压强度㊁钢筋应力-应变关系及加固混凝土的黏结应力,得到了加固混凝土柱的轴压承载力计算值和模拟值㊂C F R P 布加固的钢筋混凝土柱的荷载-位移曲线趋势与非加固柱相近,C F R P 布加固柱的承载力较非加固柱的承载力提高了112.8%,加固试件的黏结强度增大了108.9%㊂关键词: C F R P ; 应力-应变关系; 耐久性D e s i g na n dA n a l y s i sM e t h o do f S t r e n g t h e n i n g R e i n f o r c e d C o n c r e t e S t r u c t u r e sL IL u -b i n(C h i n aA r c h i t e c t u r eD e s i g n &R e s e a r c hG r o u p ,B e i j i n g 100032,C h i n a )A b s t r a c t : T o i n v e s t i g a t e t h eb e a r i n g c a p a c i t y o f c a r b o nf i b e r r e i n f o r c e d p o l y m e r (C F R P )r e i n f o r c e dc o n c r e t ec o l -u m n s ,t h e c a l c u l a t e d a n d s i m u l a t e d v a l u e s o f a x i a l c o m p r e s s i v e c a p a c i t y o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e c o l u m n sw e r e o b t a i n e d b y m e a s u r i n g t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t ho f c o n c r e t e ,t h e s t r e s s -s t r a i nr e l a t i o n s h i p o f r e b a r a n d t h eb o n d i n g s t r e s so f r e i n -f o r c e d c o n c r e t e .T h e l o a d -d i s p l a c e m e n t c u r v e t r e n d o f t h e r e i n f o r c e d c o n c r e t e c o l u m n r e i n f o r c e db y C F R Ps h e e t i s s i m i -l a r t o t h a t o f t h en o n -r e i n f o r c e dc o l u m n .T h eb e a r i n g c a p a c i t y o f t h er e i n f o r c e dc o n c r e t ec o l u m nr e i n f o r c e db y C F R P s h e e t i s 112.8%h i g h e r t h a n t h a t o f t h en o n -r e i n f o r c e d c o l u m n ,a n d t h e b o n d s t r e n g t ho f t h e r e i n f o r c e d c o n c r e t e s p e c i -m e n i s 108.9%h i g h e r .K e y w o r d s : c a r b o n f i b e r r e i n f o r c e d p o l y m e r ; s t r e s s -s t r a i n r e l a t i o n s h i p ; d u r a b i l i t y 收稿日期:2023-09-13.作者简介:李路彬(1981-),高级工程师.E -m a i l :l l b 753@163.c o m混凝土结构在现代建筑中应用广泛而普遍,结构在服役过程中随时间推移和外界影响因素的侵蚀,结构会出现开裂㊁变形和强度损失等问题㊂为保证结构服役期内的使用安全性,混凝土加固设计成为一项重要任务㊂长期荷载和外部侵蚀对结构的材料性能影响显著,混凝土结构可能出现裂缝㊁变形和强度下降等问题,这些问题对结构的稳定性和安全性构成威胁㊂通过加固设计,可以修复和强化受损的混凝土结构,延长其使用寿命,降低维护成本,并确保人们的生命财产安全㊂李鹏鹏[1]进行了C F R P 布加固砌体结构的抗压强度试验,同时分析了粘贴2层和3层C F R P 布对砌体抗压承载力的增强效果,并对加固结构的裂缝形态㊁破坏模式和加固原理进行总结,研究发现粘贴C F R P 布的加固方式可提高混凝土结构的承载能力和抗震性能㊂通过不同的加固材料和加固技术可提高结构的承载能力及刚度,抗震性能显著提升,从而减少地震荷载激励对结构的危害[2-4]㊂加固设计可以修复和加固老化和受损的混凝土结构,避免结构失效和意外事故的发生㊂程东辉等[5]对3组翼缘与腹板转角处C F R P 布锚固的钢筋混凝土柱进行轴心受压试验,得到了试件的极限荷载㊁轴向变形及破坏模式,提出了C F R P 约束下钢筋混凝土柱极限承载力的计算公式㊂在混凝土加固设计的研究方法方面,需要对混凝土结构进行全面的检测和评估,包括结构的承载能力㊁裂缝情况㊁变形程度等[6]㊂其次,根据结构的具体情况和问题,选择合适的加固材料和技术,如碳纤维增强聚建材世界 2024年 第45卷 第1期合物(C F R P )片材加固㊁钢板加固等[7]㊂最后进行加固设计计算和分析,确定加固材料的数量和布置方式,进行施工过程的监控和质量控制,确保加固效果符合设计要求[8]㊂混凝土加固设计对于保障混凝土结构的安全性和使用寿命具有重要意义㊂论文主要分析粘贴碳纤维布的加固方法,阐述了加固前后的措施及效果㊂1 模型建立以钢筋混凝土加固柱为实例进行建模分析,所取厂房主体结构形式为混凝土框架结构,对易损混凝土柱进行粘贴C F R P 的方式进行加固,加固柱后改造部位设计使用年限为30年㊂加固改造部位为框架结构,基本风压为0.60k N /m 2,基本雪压为0.20k N /m 2,抗震设防烈度为6ʎ,地震分组为第一组,基本地震加速度为0.05g ㊂对承载力不足的混凝土框架柱进行粘贴C F R P 布进行加固;新增梁板与原有梁板柱采用化学植筋法连接㊂需加固混凝土柱在平面布置图中位置示意如图1(a )所示,采用C F R P 布加固的混凝土柱建模流程如图1(b )所示㊂混凝土和钢筋均采用C 3D 8R 模型单元,钢筋的受拉本构关系采用弹塑性的双直线模型,钢筋的受压本构关系采用完全理想弹塑性的双折线模型,混凝土本构关系采用塑性损伤模型㊂C F R P 的本构关系采用应力-应变关系表达式㊂共模拟了两种尺寸的混凝土柱,其中8根C F R P 加固柱和4根普通混凝土柱㊂2 项目检测与承载力计算2.1 混凝土抗压强度通过对实际混凝土柱的抗压强度进行钻孔取样,然后分别进行重新养护后再进行混凝土抗压强度试验,混凝土取芯示意如图2(a )所示,结构材料强度检测结构见表1㊂为准确对比粘贴C F R P 对混凝土抗压强度的影响,采用混凝土碳化深度测量仪分别对粘贴C F R P 和不粘贴C F R P 的抗压强度试件进行碳化深度测量,混凝土碳化深度测量完毕后,应选择测区内部平均测量碳化深度值对混凝土材料强度进行修正㊂最后对两组圆柱体试件进行抗压强度试验,测得的粘贴C F R P 和不粘贴C F R P 的试件抗压强度变化趋势如图2(b)所示㊂不同养护时间对应的混凝土抗压强度值可由式(1)计算得到㊂f c u (t )=f c u (28)㊃t 2.21+0.91æèçöø÷t (1)式中,t 为试件养护时间(d );f c u (t )和f c u (28)分别为养护t d 和28d 时的混凝土抗压强度值(M P a )㊂建材世界 2024年 第45卷 第1期表1 结构材料强度检测构件位置混凝土抗压强度/M P a 碳化深度/mm 垂直度判定结果普通柱3/G 柱30.71.1满足规范要求加固柱3/L 柱31.41.0满足规范要求普通柱4/B 柱29.51.2满足规范要求加固柱6/B 柱33.80.9满足规范要求采用浓度为1%的酚酞酒精溶液测试该结构混凝土构件的碳化深度,结果表明C F R P 加固混凝土柱的碳化深度小于普通混凝土柱的碳化深度㊂普通混凝土柱的碳化深度大于1.0mm ,而C F R P 加固柱的碳化深度小于1.0mm ㊂钢筋混凝土柱应力集中显著的区域位于柱中区域,在加固混凝土柱的同时增设混凝土梁和板,新增梁板与原有梁板柱采用化学植筋法连接㊂对混凝土强度不足且碳化深度较大的混凝土框架柱进行加大截面法加固㊁对混凝土强度不足且配筋与设计不符的柱进行粘贴碳纤维布法加固㊂2.2 结构钢筋应力分析为分析内部结构钢筋在荷载作用下的应力-应变关系,对C F R P 加固柱和普通柱的内部钢筋进行检测,同时采用A B A Q U S 模拟荷载激励作用下的应力分布㊂钢筋外形系数取0.14,锈蚀程度对钢筋应力-应变的关系忽略不计,混凝土表面的蜂窝㊁麻面等现象因对极限荷载影响较小,模拟时不予考虑㊂加固柱的内部钢筋应力检测示意图如图3(a )所示㊂通过结构钢筋尺寸㊁间距㊁外形和锈蚀情况的检测可粗略估计结构的质量状况,上部承重混凝土柱的钢筋应力水平较低㊂钢筋内部应力模拟如图3(b )所示,钢筋采用T R U S S 单元模拟,纵向钢筋和横向箍筋装配形成钢筋笼,并采用桁架T 3D 2单元模块㊂经模拟发现:加固柱内部钢筋应力水平大于普通柱的内部钢筋最大应力,钢筋最大应力为250.8M P a ,以此可看出C F R P 加固措施对结构质量的评估有利㊂2.3 黏结强度与受拉损伤关系评估C F R P 加固柱的黏结性能有利于结构承载力的准确预测,因此采用黏结强度仪对梁构件的碳纤维建材世界 2024年 第45卷 第1期片材粘结质量进行现场检验㊂随机选取10%混凝土加固柱,以每根受检构件为一检验组,每组3个检验点㊂碳纤维加固柱的损伤模拟示意图如图4(a )所示,柱内黏结应力计算如式(2)所示,钢筋内部拉力由式(3)计算得到㊂黏结应力在柱中分布与柱中受拉损伤分布相近,黏结强度最大值位于柱中位置处㊂同时采用拉拔测试仪对加固前后的混凝土柱进行粘结质量检测,对各楼层的承重部位进行拉拔粘结推定,发现拉拔强度推定值稳定在2.1M P a 左右㊂加固柱的正粘结强度提升约10%,模拟结果显示柱中损伤程度降低12%㊂加固柱的荷载挠度曲线如图4(b )所示,可以看出C F R P 加固柱的挠度显著小于普通混凝土柱和素混凝土柱的柱中挠度㊂τ=F πd l a (2)F =E s επd 24(3)式中,F 为柱内钢筋拉力(k N );τ为计算黏结应力(M P a );E s 为钢筋弹性模量(M P a );ε为钢筋应变;d 为钢筋直径(mm )㊂2.4 位移及应力模拟分析根据结构静载荷试验区间的选取原则,选取直径600mm 的混凝土加固柱进行位移模拟和应力模拟试验㊂模拟试验结果表明,柱的挠度限值为15.3mm ,现场实测加固柱的挠度最大值0.06mm ,说明粘贴C F R P 布的挠度符合承载力要求,卸载后加固柱最大残余应变约为3.8ˑ10-6,此时粘贴C F R P 布的加固柱在正常使用极限状态下结构处于弹性变形阶段㊂粘贴C F R P 布加固柱的位移模拟试验结果如图5(a )所示,可以看出顶端荷载激励处的位移处于最大值,最大位移为15.3mm ,位移沿柱顶向柱底逐渐降低㊂位移模拟图网格尺寸选用20mm 和40mm 两种规格,网格尺寸小的模拟结果更准确㊂C F R P 加固柱应力模拟结果如图5(b )所示,应力模拟结果为钢筋混凝土共同作用下的结果㊂结果表明:柱顶和柱底的应力大于柱中应力,应力分布与位移分布存在微小差异,距离柱顶400mm 处存在应力集中现象㊂裂缝的出现与结构承载力发展水平密切相关,因此对加固后的混凝土构件进行裂缝测量十分必要㊂应力集中斑点处产生最大宽度裂缝,损伤程度随裂缝宽度增大而增大㊂加载过程中,出现最大裂缝宽度为0.18mm ,最大裂缝宽度限值为建材世界 2024年 第45卷 第1期0.3mm ,裂缝宽度没有超限,而卸载后,裂缝恢复,应力水平小幅回升㊂2.5 应变测量每根混凝土柱的跨中布置5个应变测点,应变模拟见图6(a )㊂可以看出应变分布与受拉损伤区域的分布相近,将模拟数据进行后处理,得到C F R P 加固柱和普通柱的荷载挠度曲线,如图6(b )所示㊂由图6(b )可以看出:C F R P 加固钢筋混凝土柱的荷载挠度曲线较普通柱的荷载挠度曲线更高,极限承载力提升了12.8%㊂荷载挠度曲线显示C F R P 加固柱的残余挠度小于普通柱的残余挠度,加固柱的刚度比普通钢筋混凝土柱的刚度要大,且加固的钢筋混凝土柱延性更低,脆性更大㊂C F R P 保护层的应用改变了钢筋混凝土柱的极限承载力㊁耗能能力㊁刚度㊁延性和变形能力,出现这一情况的原因是粘贴C F R P 相当于增大了试件截面,极限承载力等因素也随之相应改变,从而显著改变了钢筋混凝土柱的承载能力㊂3 结 论通过有限元模拟C F R P 加固混凝土柱的轴压性能,进行了混凝土抗压强度㊁钢筋应力-应变分析及荷载挠度测定,确定了C F R P 加固柱的性能评估方法,得到了以下结论:a .C F R P 加固的钢筋混凝土柱使承载能力提升了112.8%,且加固柱承载能力随损伤程度增大而不断降低,C F R P 加固也可降低混凝土的碳化程度,提高柱内钢筋应力水平㊂b .根据有限元模拟C F R P 加固柱的位移㊁应力㊁应变及损伤程度,分析发现加固柱的破坏发生在柱中位置处,损伤程度沿着应力降低水平而降低㊂C F R P 加固混凝土柱的应力-应变分布规律与位移分布规律相近㊂c .粘贴C F R P 纤维布的加固方式大大提高了结构的承载力及耐久性,可快速满足灾后结构加固承载力要求㊂参考文献[1] 李鹏鹏.碳纤维(C F R P )布加固砌体的破坏和机理分析[J ].国外建材科技,2008,29(5):48-50,54.[2] 杜志鹏.高层建筑混凝土剪力墙构件加固施工技术[J ].砖瓦,2023(6):149-151.[3] 沈守全.混凝土结构加固设计[J ].建材世界,2011,32(4):83-85.[4] 常 亮.高层建筑工程项目混凝土加固施工技术研究[J ].中国建筑金属结构,2023,22(5):19-21.[5] 程东辉,姚宇航,王 丽.C F R P 布对不同截面混凝土柱加固性能分析[J ].建筑科学与工程学报,2023,40(3):40-49.[6] 朱 章.某工程地下室混凝土结构裂缝加固处理分析[J ].安徽建筑,2023,30(5):58-60.[7] 张东伟,冯尔云,谢 文.钢结构数字化工厂研究及应用[J ].建材世界,2017,38(6):57-60.[8] 张 丽.钢筋混凝土梁粘贴钢板加固的试验研究[J ].交通世界,2023(14):168-170.建材世界 2024年 第45卷 第1期。

CFRP加固负载混凝土梁抗弯承载力及可靠度研究的开题报告一、研究背景和意义随着工程建设的不断发展，大跨度混凝土梁已成为现代化建设中使用最为广泛的一种结构形式，同时其受力性能也是深受重视的一个方面。

在实际应用中，由于混凝土梁受到荷载作用而导致开裂、水泥翻新和疲劳等现象。

而在这些问题中，混凝土梁开裂是最常见和根本性的问题，其会使得混凝土梁的抗弯承载力下降，甚至导致梁的结构安全隐患。

为解决这一系列的问题，近年来出现了一种新型的加固材料——碳纤维增强塑料（CFRP），该材料具备轻质、高强度、易加工、易安装等优点，广泛应用于工程结构的加固和修复中。

CFRP加固的优点使得其逐渐成为一种广泛应用在工程建设中的主流材料。

本研究将结合CFRP加固方法，研究其对混凝土梁的抗弯承载力及可靠度的影响，进一步探寻CFRP加固技术的优化方向，同时也可为工程建设提供合理的技术解决方案。

二、研究内容和目标本研究旨在利用CFRP材料对受荷混凝土梁进行加固，探究CFRP加固对混凝土梁的抗弯承载力及可靠度的影响，主要研究内容包括：1. 研究CFRP加固对混凝土梁抗弯承载力的影响2. 探究CFRP加固对混凝土梁可靠度的影响3. 研究CFRP加固工艺的优化方案本研究的目标是：1. 确定CFRP加固对混凝土梁抗弯承载力的提升效果及加固方案的可行性2. 通过对比研究，探究不同加固方案对混凝土梁可靠度的影响3. 探索CFRP加固工艺的优化方案，为工程加固提供技术支持。

三、研究方法本研究采用实验方法，通过在实验室中搭建测量系统、制备CFRP加固材料、进行模拟不同工况下梁的受力情况，最终记录数据来实现对混凝土梁抗弯承载能力和可靠度的研究。

具体方法包括：1. 制备CFRP加固材料按照CFRP增强材料制备工艺制备CFRP管和CFRP板。

2. 制备混凝土梁根据标准混凝土配比，现场制作混凝土梁，并按正常冻结养护条件进行养护。

3. 加固混凝土梁将CFRP管和CFRP板通过黏合等方式固定在混凝土梁的受力部位。

CFRP加固混凝土方柱的试验研究及有限元分析的开题报告一、研究背景及意义随着经济和人口的持续增长，对建筑物的安全和可靠性要求越来越高。

在建筑结构加固领域，CFRP（碳纤维增强聚合物）复合材料因其高强度、高模量、重量轻、耐腐蚀、易于加工等优良性能，被广泛应用于结构加固中。

CFRP加固技术已经在桥梁、管道、建筑物等各种结构中得到了广泛应用，并取得了良好的效果，成为了结构加固领域中一种高效、经济、实用的加固方法。

本次研究将探究CFRP加固混凝土方柱的可行性及强度影响因素，对于解决混凝土结构强度不足、耐久性差、承载能力下降等问题，提高混凝土结构的安全可靠性具有重要意义。

二、研究目标与内容本研究的主要目标是通过试验研究和有限元分析方法，探究CFRP加固混凝土方柱的强度改善效果及作用机理，并进一步分析加固效果与加固量、CFRP布局、加固方式等因素之间的关系，为混凝土结构加固提供可靠、经济、高效的技术手段。

具体内容包括：1.制备混凝土方柱试件，并进行原材料分析，检验试件质量和均匀性。

2.设计CFRP加固方案，并进行加固实验。

3.测定试验前后混凝土方柱的力学性能，包括压缩强度、抗弯强度和极限荷载等。

4.分析实验数据，研究CFRP加固混凝土方柱的强度改善效果和作用机理。

5.基于有限元分析，建立CFRP加固混凝土方柱的数值模型，并进行模拟计算，与试验结果进行对比分析。

三、预期结果及创新点本研究预期能够确定CFRP加固混凝土方柱的优化加固方案，并探究影响CFRP加固效果的因素，包括CFRP布局、加固方式、加固量等。

同时，还将建立CFRP加固混凝土方柱的有限元模型，进行数值模拟，为实际应用提供技术支持。

本研究的创新点主要包括：1.探究CFRP加固混凝土方柱的强度改善效果及作用机理，为混凝土结构加固提供理论和实践基础。

2.分析影响CFRP加固效果的因素，提出优化加固方案，为混凝土结构的加固提供可靠、经济、高效的技术手段。

第10期不同层数CFRP 布加固锈蚀RC 梁抗弯承载力试验研究胡若邻，苏林王，王友元，萧澎伟（中交四航工程研究院有限公司水工构造物耐久性技术交通行业重点试验室，广东广州510230）摘要：给出CFRP 布加固锈蚀RC 梁抗弯承载能力试验研究的结果。

共浇筑了10根试件(150mm ×250mm ×1400mm)，其中2根试件作为基准梁既不腐蚀也不加固，2根试件进行腐蚀但不加固，其余6根试件腐蚀后并用不同层数CFRP 布加固。

腐蚀试件的锈胀裂缝宽度均达到0.3mm 。

四点弯曲抗弯承载力试验研究结果表明：钢筋锈蚀质量损失小于5%时，结构的承载能力没有明显退化；粘贴1层、2层和3层CFRP 加固腐蚀梁的极限荷载相对未加固梁的极限荷载分别平均提高了29.3%，41.8%和57.0%。

此外，在腐蚀较为严重的华南沿海某码头结构加固工程中的成功应用表明，采用碳纤维布加固腐蚀码头结构，效果良好。

关键词：CFRP ；耐久性；钢筋锈蚀；抗弯承载能力；加速腐蚀；电化学中图分类号：TU 392.2文献标志码：A文章编号：1002-4972（2010）10-0119-05Experimental study on flexural capacity of corrosion-damaged RC beamsrepaired with different-layered CFRPHU Ruo-lin,SU Lin-wang,WANG You-yuan,XIAO Peng-wei(Key Laboratory of Harbor and Marine Structure Durability Technology Ministry of Communications,PRC,CCCC Fourth HarborEngineering Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510230,China)Abstract:Corrosion of steel reinforcement is one of the main durability problems facing worldwide use ofreinforced concrete.This paper presents the results of an experimental study to evaluate the flexural capacity of corrosion-damaged beams repaired with carbon fiber reinforced polymer (CFRP)sheets.Ten beam specimens (150mm ×250mm ×1400mm)were constructed.Two specimens were neither strengthened nor corroded to serve as a reference.Two specimens were corroded and not repaired.The remaining six beams were corroded and repaired with different layers of CFRP sheets.The CFRP sheets were applied after the main reinforcing bars were corroded to the appearance of longitudinal cracks with a 0.3mm width.The experimental results show that the number of CFRP sheets affects the strength as well as the failure mechanisms of retrofitted RC beams.Furthermore,a repairing project using CFRP was reported to verify this strengthening method.Key words:CFRP;durability;steel corrosion;flexural capacity;accelerated corrosion;electrochemistry收稿日期：2010-09-02作者简介：胡若邻（1980—），男，博士，工程师，从事结构工程、桥梁工程。

CFRP布加固钢骨混凝土梁及耐久性研究的开题报告一、研究背景钢骨混凝土结构在建筑领域中应用广泛，其具有较高的承载力和刚度，但也存在一些缺陷，例如钢材的防腐、耐久性较差，易受到环境和外力的影响，同时也存在一定的裂缝问题。

因此，钢骨混凝土结构需要进行加固和修复以提高其耐久性和安全性。

碳纤维增强聚合物（CFRP）因其优异的力学性能、耐腐蚀性和耐久性，已经广泛应用于钢骨混凝土结构的加固和修复中。

CFRP作为一种轻质高强度的材料，可以有效地增加钢骨混凝土结构的承载能力和稳定性，抑制结构的裂缝扩展，提高结构的耐久性。

二、研究目的本研究旨在通过实验和数值模拟的方法，研究CFRP布加固对钢骨混凝土梁力学性能和耐久性的影响，探讨CFRP布加固的最佳方案，并进一步了解CFRP与钢骨混凝土梁之间的相互作用机制。

具体研究内容包括：1. 分析CFRP布加固对钢骨混凝土梁承载力和刚度的影响；2. 研究CFRP布加固对钢骨混凝土梁裂缝扩展的控制效果；3. 探讨CFRP布加固对钢骨混凝土梁耐久性的影响。

三、研究方法1. 实验方法通过加固前后的梁进行拉力试验和弯曲试验，得到原结构和加固后结构的力学性能指标，如极限荷载、弯曲刚度、裂缝宽度等，探讨加固后的结构性能提高情况。

2. 数值模拟方法借助有限元软件Ansys对CFRP布加固后的钢骨混凝土梁进行静力和动力分析，通过模拟分析CFRP与混凝土梁之间的相互作用机制，分析CFRP的加固效果。

四、预期结果通过实验和数值模拟分析CFRP布加固对钢骨混凝土梁的力学性能和耐久性的影响，得到以下预期结果：1. CFPR布加固梁的极限荷载和弯曲刚度均有所提高；2. CFPR对梁的裂缝扩展具有控制效果；3. 加固后的结构对于环境和外力的影响具有更好的耐久性。

五、研究意义CFRP布加固钢骨混凝土结构是一种有效的方式来提高结构耐久性和安全性。

本研究可以为CFRP布加固钢骨混凝土结构的实际应用提供可靠的理论和技术支持，促进结构加固和修复技术的发展，提高工程结构的耐久性和安全性。

碳纤维加固钢筋混凝土柱的施工与承载力分析摘要：本文介绍了采用碳纤维加固钢筋混凝土柱的性能，提出了保证碳纤维布粘帖密实的施工措施。

并依据我国现行建筑设计规范对钢筋混凝土柱粘碳纤维加固后的轴向承载力进行分析。

关键词碳纤维轴向承载力抗震加固一.概述粘帖CFRP片材加固修复混凝土结构的技术，主要用于钢筋混凝土柱的抗震加固、梁柱的受剪加固、梁板的受弯加固、以及裂缝和耐久性修补。

对于钢筋混凝土柱粘帖CFRP片加固，国内外大量的试验和理论分析均表明，目前采用一般粘帖CFRP片材加固钢筋混凝土柱的方法，在钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材后，使柱中混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度及极限压应变，从而提高钢筋混凝土柱轴压承载力及延性。

与约束混凝土的机理类似，钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固后使柱中混凝土处于约束状态，由于CFRP片材是线弹材料，使其产生的约束力是持续增长的，直至碳纤维拉断，混凝土破坏。

可以认为：当钢筋混凝土柱粘帖CFRP片材加固轴向应力超出混凝土的抗压强度后，应力---应变关系呈线性增长，混凝土的应力和应变同时达到最大值，呈现了CFRP片材是线弹性材料约束混凝土的特点。

[1]二、碳纤维加固混凝土柱的原理普通混凝土结构在使用一定的年限后，混凝土腐蚀、钢筋锈蚀，承载能力下降；一部分新建和在建的工程，由于设计或施工不当，有些工程使用功能改变，荷载增加或者提高建筑物的抗震设防等级；由于种种原因造成停建烂尾工程，又重新启动的工程等等，这些都需要对结构进行加固。

使用建筑结构胶在混凝土表面粘帖CFRP片材材料进行加固修复混凝土结构，《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中对钢筋混凝土柱的加固从施工到设计都有详细的规定。

《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》中要求粘帖CFRP片材加固修复混凝土结构应由熟悉该技术施工艺的专业施工队伍完成，并应有加固修复和施工技术措施。

保证施工质量的关键是遵循工序要求，施工时应考虑环境温度、湿度对结构胶固化的影响。

CFRP加固局部强度不足混凝土柱受压力学性能研究的开题报告一、研究背景及意义混凝土结构是现代建筑中常见的结构体系，但由于混凝土柱的自重和外力荷载的作用，可能导致其出现一些弱点，如孔洞、裂缝、锈蚀等，使其在受力时出现局部强度不足的情况，从而影响结构的安全性能，特别是在地震或其他自然灾害时容易受到损坏。

因此，对于局部强度不足的混凝土柱进行加固是一项十分必要的工作。

纤维增强复合材料(CFRP)以其特有的高强度、高刚度、轻重量等优良性能，在混凝土结构加固中得到了越来越广泛的应用。

CFRP加固可以提高混凝土的抗拉强度和承载能力，控制和延缓混凝土的开裂和破坏，从而提高混凝土柱的整体受力性能和稳定性能。

二、研究内容和目标本课题旨在研究CFRP加固局部强度不足的混凝土柱的压力学性能，探讨CFRP 对于混凝土柱强度、刚度、稳定性的影响，分析局部强度不足混凝土柱在加固前后的受力性能差异，为混凝土结构的加固设计提供一定的理论依据和实用价值。

具体来说，本研究计划采用实验和数值模拟相结合的方法，通过对比加固前后混凝土柱的受力性能参数，如承载力、变形特征、裂缝形态、破坏模式等，分析CFRP 加固对混凝土柱的加固效果和强化机理。

同时，还将对局部强度不足混凝土柱的压力学性能进行理论分析和计算模拟，探究CFRP加固方案的优化，提高加固效果和经济效益。

三、研究方法1.实验方法：选取常见的CFRP加固方案，在试验室内进行CFRP加固局部强度不足混凝土柱的受力实验，采用荷载测试仪、应变测试仪等测试设备检测及记录试件在荷载作用下的受力性能参数。

2.数值模拟方法：通过有限元分析软件建立混凝土柱的三维数值模型，采用荷载-变形耦合分析方法，对混凝土柱在不同荷载下的应力和应变状态进行数值模拟，得出其力学性能参数。

3.理论计算方法：考虑混凝土柱的力学性质，通过理论计算方法对CFRP加固的优化设计进行评估和验证，探讨加固方案的优化策略及其可行性。

四、预期成果通过本研究，预期取得如下成果：1.实验数据和数值模拟结果：得出CFRP加固局部强度不足混凝土柱的受力性能参数，如承载力、变形特征、裂缝形态、破坏模式等。

CFRP加固局部强度不足的钢筋混凝土柱试验研究的开题报告一、选题背景及意义钢筋混凝土结构在长期使用中会出现各种问题，其中包括柱的强度不足问题。

这种情况下，为了保证结构的安全性和稳定性，需要对柱进行加固。

目前，CFRP（碳纤维增强塑料）作为一种新型的加固材料广泛应用于钢筋混凝土结构的加固中。

本次研究旨在探究CFRP加固柱的效果和影响，对包括建筑、桥梁和水利等工程领域提供加固方案，并可为CFRP新型材料的研究提供借鉴和参考。

二、研究目标本次研究的目标是通过CFRP加固局部强度不足的钢筋混凝土柱试验，研究CFRP对柱的加固效果、对柱抗震性能的影响以及优化加固方案，为实际工程应用提供参考。

三、研究内容1、钢筋混凝土柱的结构特点及强度不足的表现2、CFRP加固材料的特点及加固原理3、CFRP加固钢筋混凝土柱的试验设计和预期结果分析四、研究方法本次研究采用实验研究法，通过CFRP加固局部强度不足的钢筋混凝土柱试验，考察加固对柱强度和抗震性能的影响，为实际工程应用提供借鉴和参考。

五、预期成果本次研究，预计可以取得以下成果：1、探究CFRP对柱的加固效果2、分析CFRP对柱抗震性能的影响3、优化CFRP加固方案4、为实际工程中的CFRP加固提供参考依据六、研究进度安排1、开题研究：完成2、相关文献查阅和整理：2021年9月-10月3、试验设计和方案确定：2021年10月-11月4、实验和数据分析：2021年11月-2022年1月5、结果总结和论文撰写：2022年1月-4月七、研究难点1、如何对试验进行有效的控制和测量2、如何准确地分析CFRP加固对钢筋混凝土柱的影响3、如何根据试验结果优化CFRP加固方案八、研究经费预算本次研究预计需要资金20万元，主要用于以下方面：1、实验耗材、设备和场地费用：10万元2、研究人员劳务费用：5万元3、文献查阅和整理费用：2万元4、数据分析和报告撰写费用：3万元5、其他支出：维修费用、交通费用和差旅费用等。