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表层内嵌CFRP板条加固梁的有限元分析摘要：在内嵌CFRP板条加固钢筋混凝土梁的基础上，考虑钢筋和混凝土材料非线性行为，采用ANSYS有限元模拟加固梁的受弯试验，研究不同参数下的加固梁模型开裂、屈服、极限荷载值以及跨中扰度，分析粘结长度这个参数对加固梁的抗弯性能的影响。
结果表明，在钢筋屈服之前，CFRP加固梁刚度几乎不受粘结长度这个参数的影响，但在钢筋屈服之后，随着粘结长度的增加而增大；当粘结长度从L200到L320，极限荷载值大大提高，CFRP材料性能利用率大大增加。
关键词：FRP内嵌；钢筋混凝土梁；抗弯性能；有限元分析目前，利用纤维复合材料加固混凝土结构主要包括外贴纤维增强材料（FRP）和表层内嵌FRP加固技术，而表层内嵌FRP是在混凝土表面开槽后，嵌入结构内部，这种加固方式具有材料利用率高、耐久性好、防火防冻等诸多优势，应用前景十分广阔[1-2]。
本文通过对FRP加固梁的有限元模拟，分析混凝土强度、粘结长度这两个参数对加固梁受弯性能的影响。
1.预应力CFRP内嵌加固混凝土梁的有限元分析在ANSYS有限元模型中采用1/4模拟梁，混凝土梁尺寸为3500mm*150mm*350mm，其中净跨为3300mm，保护层厚度30mm，主筋采用HRB335，槽深及槽宽度分别为20mm、10mm，FRP板条截面尺寸为16mm*4mm。
采用1/3净跨处加载，为了加固梁在受弯过程中，支座处混凝土不提前发生破坏，在端部采用U型箍加固。
具体配筋及加固梁尺寸如图1。
2、有限元模型的选取CFRP板破坏往往是脆性的，在设计有限元模型时，材料特性采用试验数据，同时避免碳板的提前破坏，故没有考虑CFRP板的受力破坏。
为了更好的模拟碳板，采用SHELL63单元CFRP板单元。
利用LINK8模拟钢筋和SOLID65模拟混凝土来建立分离式模型，采用共用节点方式来模拟钢筋混凝土连接。
ANSYS程序运行过程中，由于力与力矩超过收敛值，导致结构分析结果不理想。
混凝土表层嵌贴FRP筋粘结性能试验研究杨健彬;郑愚;将良圣;罗石捷【摘要】表层嵌贴FRP筋加固法(简称NSM法)是目前复合纤维材料加固的最新方法,混凝土表层嵌贴FRP筋的粘结性能是这一加固新技术的重要研究课题.完成3组共6个试件的FRP筋表层嵌贴加固的拉拔试验,对CFRP、GFRP、BFRP三种不同类型FRP筋材进行了对比研究,主要研究不同FRP筋类型对表层嵌贴加固的粘结性能及破坏模式的影响.试验研究结果表明:表层嵌贴碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(GFRP)、玄武岩纤维(BFRP)筋加固均具有良好的粘结性能,具有良好的性能优势和广泛应用前景.【期刊名称】《东莞理工学院学报》【年(卷),期】2016(023)005【总页数】6页(P91-96)【关键词】FRP筋;表层嵌贴加固法(NSM法);拉拔试验;粘结强度【作者】杨健彬;郑愚;将良圣;罗石捷【作者单位】东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞523808;东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞523808;东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞523808;东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞523808【正文语种】中文【中图分类】TB332国外结构工程的发展过程表明，当工程建设进行到一定的阶段后，工程的维修改造将成为主要的建设方式。
我国的工程结构，则因为特殊的历史和发展方式，在许多方面更需要对既有建筑进行加固和维修改造。
现如今，由于城镇化进程的不断加快，设计、施工和管理存在先天不足，同时由于地震、火灾等灾害的影响，建筑结构加固改造已成为我国基本建设急需解决的重大问题[1]。
因此，探寻切实可行的加固方法成为土木工程学科一个重要研究热点，而表层嵌贴(near-surface mounted，NSM)纤维增强复合材料加固是其中有代表性的一种，近年在国外得到越来越广泛的研究和应用。
由于FRP复合材料(Fiber-Reinforced Plastic/Polymer Composites)轻质、高强、耐腐等优点，近20年被广泛应用于结构加固工程，并进行了大量的研究工作[2-4]。
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板条嵌入式加固损伤钢筋混凝土梁抗弯试验与理论研究的开题报告一、研究背景及意义近年来，钢筋混凝土梁的损伤和裂缝问题已经引起了广泛关注。
这些问题可能会导致梁的强度和承载能力的下降，从而对建筑物的结构安全性造成严重影响。
因此，加固和修复长期处于损伤状态的钢筋混凝土梁是非常必要的。
CFRP石墨纤维增强复合材料具有高强度、高刚度、腐蚀性低等特点，是目前被广泛应用于混凝土结构加固中的一种材料。
然而，传统的外部CFRP板条加固方法存在一些问题，比如需要大量的准备工作和施工时间，增加成本，而且可能会影响结构的美观度。
为了解决这些问题，嵌入式CFRP板条加固方法已经开始被广泛研究和应用。
这种方法将CFRP板条直接埋入梁内部，可以提供更加有效的加固和修复效果。
本研究的目的是通过实验和理论分析，研究并探讨CFRP板条嵌入式加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能和机理，为混凝土结构加固提供新的技术支持和理论指导。
二、研究内容和方法1. 研究对象：损伤钢筋混凝土梁。
2. 加固方法：CFRP板条嵌入式加固。
3. 实验内容：（1）制备包含CFRP板条的混凝土试样；（2）进行四点弯曲试验，记录CFRP板条加固前后的荷载-位移曲线；（3）分析试验结果并进行结构损伤分析。
4. 理论内容：（1）理论分析CFRP板条对损伤钢筋混凝土梁抗弯强度的影响；（2）建立梁和板条之间的等效矩阻抗关系；（3）对CFRP板条嵌入式加固方法进行优化设计。
三、预期成果和意义1. 实验结果为CFRP板条嵌入式加固方法提供实验数据支撑。
2. 理论研究对于理解嵌入式CFRP板条加固机理有着重要的意义，为该方法提供设计和优化的理论指导。
3. 本研究成果为混凝土结构加固提供新的思路和技术支持，有助于提高工程结构的承载能力和安全性。
预应力CFRP布加固混凝土梁桥的力学效果分析本文对预应力CFRP布的物理及力学性质给予了必要的介绍和分析，并提取辽宁省滨海公路一梁桥加固例子，分析了在静载情况下梁体在加固前后的挠度变化情况，说明在同等情况下采取预应力CFRP加固效果更佳。
标签：CFRP片材静载滨海公路0 引言随着辽宁公路建设的全面展开和继续进行，后期的养护也出现一系列的工作要做。
比如二次维修、改良、检测和加固等等。
在公路梁桥的加固方法中，近些年来出现很多新兴的加固手段和方法，比如：体外预应力筋加固，粘贴CFRP布等。
尤其后一种方法，在最近几年中随着加固工艺的日趋成熟和完善，以及相应规范标准的出台，成为一种投资低，工期短，见效快的加固手段。
但是由于操作工艺的限制，这种加固方法更多是在未对纤维布进行初始张拉的情况进行着，虽然加固效果可以，但是远不及预应力CFRP片材的加固效果好，所以笔者认为应根据纤维布的特征性质，对CFRP布进行预应力处理，这样加固效果会更加得到大步提升。
1 CFRP片材的物理及其力学性质CFRP布片材：由有机纤维或低分子烃气体原料在惰性气氛中经高温(1500oC)碳化而成的纤维状碳化合物，其碳含量在90%以上。
CFRP布是一种具有很高强度和刚度的各向异性的柔性材料，它的抗拉强度为钢材的10几倍，达到3500-4500Mpa弹性模量接近甚至超过钢筋的弹性模量（钢筋为200Gpa，CFRP为230～640Gpa）伸长率可达0.9％～1.5％，以碳纤维T300/环氧5208的强度为例，强度是铝材的6.3倍，刚度是铝材的4.16倍。
因此在采用CFRP加固桥梁过程中可以充分发挥其高强度高模量的性质。
并且由于CFRP具有高的拉伸模量，使得在使用CFRP加固过程中，对CFRP片材施加预应力成为可能，为桥梁预应力加固拓宽了材料范围。
2 加固实例取滨海公路一个3*13m预应力混凝土空心板梁桥，其混凝土标号为C40，其混凝土和钢筋的参数如下：混凝土：Ec＝41000Mpa，fcm＝19Mpa，ft＝1.65Mpa。
CFRP布加固预裂钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究的
开题报告
一、研究背景
钢筋混凝土结构广泛应用于建筑、桥梁、道路等土木工程中，但由于长期使用、外力作用和自然因素等原因，结构可能会出现裂缝、开裂等损伤，这些损伤会严重影响结构的安全性和承载能力。
CFRP（碳纤维增强复合材料）具有高强度、高刚度、低密度等优良性能，可以有效地提高钢筋混凝土梁的承载能力和延缓裂缝扩展。
因此，CFRP被广泛应用于混凝土结构的加固和修复中。
二、研究内容和目标
本研究旨在通过CFRP布加固预裂钢筋混凝土梁，研究其抗弯性能。
通过试验研究，探讨CFRP对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响，为实际工程中的CFRP加固提供理论依据和实践经验。
三、研究方法
本研究将采用实验方法，对不同加固方式的预裂钢筋混凝土梁进行试验研究。
试验采用双点四支跨中加载，测量加载过程中的荷载和挠度数据，分析CFRP加固对梁的抗弯性能的影响。
四、研究内容和预期结果
本研究将通过试验研究，分析不同CFRP加固方式对预裂钢筋混凝土梁的抗弯性能的影响。
预期结果将为实际工程中的CFRP加固提供理论依据和实践经验，有助于提高混凝土结构的安全性和承载能力，推广CFRP 加固技术。
分类号U448 单位代码10618密级学号106260145 硕士学位论文论文题目：CFRP预浸带加固混凝土梁抗弯性能及破坏机理研究Study on Flexural Behavior and Failure Mechanismof the RC Beams Strengthened with Presoaked CFRP研究生姓名：刘秋松导师姓名、职称：姚国文教授申请学位门类：工学专业名称：桥梁与隧道工程论文答辩日期：2009 年3 月29 日学位授予单位：重庆交通大学答辩委员会主席：郑罡研究员评阅人：郑罡研究员吴海军副教授2009年3月重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期：年月日重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。
学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日……………………………………………………………………………………………本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社CNKI系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。
粘钢加固及粘钢板与CFRP复合加固损伤RC板抗弯试验研究作者：龚永智康爽刘梦婷梁广威阳宇来源：《湖南大学学报·自然科学版》2021年第03期摘要：对7块使用近60年的RC橋面板采用粘贴钢板加固法及粘贴钢板与CFRP复合加固法加固后进行抗弯性能试验研究.试验对比研究了不同加固方式下试验板的承载力、刚度、裂缝、应变以及破坏形态等变化规律.试验结果表明：两种加固方法均能有效提高试验板的抗弯性能;粘贴2 mm、4 mm和6 mm厚钢板试件的承载力分别提高52.5%、126.0%和162.5%，复合加固试验板承载力分别提高87.0%、148.0%和158.5%;采用钢板和CFRP复合加固既有损伤受弯构件时，CFRP的加固作用能得到充分的发挥;对于粘贴钢板加固法，现行规范和规程可用于既有损伤RC板的抗弯承载力计算;运用本文提出的考虑损伤影响的粘钢加固及粘钢板与CFRP复合加固既有损伤构件抗弯承载力计算方法所得的计算值与试验值吻合较好.关键词：粘钢加固;复合加固;既有损伤板;抗弯性能;承载力计算中图分类号：TU375.1 文献标志码：AExperimental Study on Flexural Behavior of Damaged RC SlabsStrengthened with Bonded Steel and Combination of Steel Plates and CFRPGONG Yongzhi1，KANG Shuang1†，LIU Mengting2，LIANG Guangwei3，YANG Yu4（1. School of Civil Engineering，Central South University，Changsha 410075，China;2. Hunan Zhongda Design Institute Co Ltd，Changsha 410014，China;3. China Railway Siyuan Survey And Design Group Co Ltd，Wuhan 430063，China;4. Anxiang Power Supply Branch，State Grid Hunan Power Co Ltd，Changde 415600，China）Abstract：Seven RC bridge decks that have been used for nearly 60 years were tested on flexural behavior after being strengthened with steel plates and composite steel plates and CFRP. The flexural capacity，stiffness，cracks and strain，as well as the failure modes of the test slabs under different strengthening methods were compared and analyzed. The results show that both steel-bonded reinforcement and composite reinforcement of steel plate and CFRP can effectively improve the flexural behavior of the test slabs. The flexural capacity of the specimens with 2 mm，4 mm，and 6 mm thick steel plates is increased by 52.5%，126.0% and 162.5%，respectively. Correspondingly，the flexural capacity of the specimens with composite strengthened slabs is increased by 87.0%，148.0% and 158.5%，respectively. When the steel plates and CFRP were combined to strengthen the existing damaged flexural members，the strengthening effect of CFRP can be brought into full play. The current codes and regulations for steel-bonded reinforcement can be used for the calculation of flexural capacity of existing damaged RC slabs. A calculation method for flexural capacity of existing damaged members strengthened by steel plates and composite steel plates and CFRP considering damage effect is proposed，and the calculated results agree well with the experimental results.Key words：steel-bonded reinforcement;composite reinforcement;existing damagedslab;bending behavior;calculation of bearing capacity由于设计年代久远以及自然环境等因素的影响，我国现有许多桥梁均存在老化受损的现象，影响了结构的承载力及可靠性，比较经济的处理方法是对其采取加固措施以延长结构的使用寿命[1]. 粘贴钢板加固法（以下简称“粘钢加固”）[2-6]和粘贴纤维复合材加固法[7-10]是目前应用较广泛的两种加固方法，均可有效提高构件的抗弯性能[11]. 但单一材料加固法往往存在一定的局限性，结合两种材料的优点，卢亦焱等[12-14]对CFRP与钢板复合加固（下文简称“复合加固”）构件的受力性能进行了相关研究，结果表明复合加固能改善单一材料加固效果. 粘钢加固中钢板厚度通常受到一定的限制[1]，工程上采用薄钢板加固受弯构件无法满足承载力要求，且施工条件限制不便于采用厚钢板加固时，可考虑采用复合加固的形式.已有加固研究主要针对现浇[5-6，11-14]、预裂（预损）[3-4，10]以及锈蚀构件[2，7-8]等，其中预损及锈蚀构件主要由人为造成损伤状态，与实际服役后的构件受力性能存在差异.目前国内外针对既有损伤受弯构件粘钢加固和复合加固的抗弯性能试验研究较少.本文为探究针对既有损伤构件粘钢加固与复合加固的加固效果，选取了7块建于1958年的某座舊桥（该桥为一座已服役近60年的11跨简支混凝土板桥，桥面板受损情况见图1）更换下来的桥面板，对其分别采用粘钢加固和复合加固后进行抗弯性能试验研究.分别对比分析了不同厚度的钢板加固、不同层数CFRP与不同厚度钢板复合加固后试验板的破坏形态、承载力、裂缝、刚度及应变等方面，并依据现有规范对粘钢加固构件的承载力进行计算以验证规范的适用性，同时提出了考虑原板损伤影响的粘钢加固和复合加固既有损伤构件承载力计算公式，其计算结果与试验结果吻合良好，可为加固既有损伤RC构件提供实际参考.1 试验设计1.1 试验构件参数本文从旧桥更换下来的桥面板中挑选7块尺寸及配筋一致、损伤程度基本相同（无明显开裂、无大面积混凝土保护层脱落钢筋裸露）的RC桥面板，其中一块既有损伤板作为未加固试件，三块板底分两列粘贴不同厚度的钢板进行加固，另三块板底分两列粘贴CFRP和钢板进行复合加固.试验板长3 200 mm，截面尺寸为980 mm（宽）×300 mm（厚）. 为获得该批试件的材料基本性能，从一块既有损伤桥面板上钻芯取出9个直径100 mm的圆柱体芯样，测得其平均碳化深度为29 mm，标准芯样混凝土抗压强度平均值为29.1 MPa.截取板内不同部位的15根钢筋，测得其平均锈蚀率为0.77%. 测得A16钢筋抗拉强度为424.15 MPa，屈服强度为284.5 MPa;A8钢筋抗拉强度为433 MPa，屈服强度为286.1MPa. 材性试验如图2所示，试验板的具体配筋如图3所示.各试件的加固设计参数列于表1. CFRP选用日本东丽公司生产的UT70-30型碳纤维布，每列一层CFRP尺寸为3 200 mm（长）×250 mm（宽） ×0.167 mm （厚）;钢板型号为Q235钢，每列钢板尺寸为3 200 mm（长）×200 mm（宽），实测6 mm厚钢板屈服强度fpy = 295 MPa，抗拉强度fp = 424 MPa，由于钢板厚度相差不大对强度影响较小，2～6 mm厚度钢板强度近似取为一致. 采用M12的膨胀螺栓对钢板进行锚固，加固材料和黏结剂的基本性能指标列于表2. 复合加固过程中先粘贴碳纤维布，随后在锚固螺栓设计位置植入化学膨胀螺栓，其上粘贴钢板并进行锚固. 具体加固方式和锚固形式如图4所示.1.2 测量仪器布置试验中百分表（共10个）分两列布置于试验板支座、1/4跨以及跨中位置，测点位于板边缘内侧50 mm处，用以测试试件的变形情况，取两列读数的平均值作为最终结果. 应变片（共14个）在加固完成后于两列钢板跨中、1/4跨以及支座处粘贴，用以测定试件加载过程中钢板应变变化情况.应变片布置见图4.1.3 加载制度试验采用跨中单点加载.采用欧维姆100T液压千斤顶进行单调分级加载（荷载梯度为5 kN，每级加载持续120 s），加载前先预压至10 kN. 为避免板局部受压破坏，加载点处布置宽200 mm、厚20 mm的钢垫板，垫板下铺细砂并于试验前预压，保证其与混凝土均匀接触.加载示意图见图5.2 试验结果及分析2.1 试验现象与分析各试件的裂缝分布形态示于图6，试验结果见表3，典型破坏特征如图7所示.B0加载时首先板底跨中产生横向通长裂缝，板侧竖向裂缝增加，继续加载次裂缝不再增加而跨中主裂缝不断扩宽且沿板高方向迅速延伸，跨中挠度迅速增大，随后荷载急剧下降，受压区混凝土并未明显压碎，破坏类似于板折坏，与受弯少筋构件的脆性破坏相似.因B0板在加载前表面已存在微裂等损伤，略微加载板即开裂，故开裂荷载与峰值荷载之间存在差距，已有研究[15]有类似结论.本文依据B0试验中裂缝特征、破坏时压区混凝土未压碎、荷载位移曲线产生屈服拐点后迅速破坏以定义其为少筋破坏. 分析其原因可能是一方面混凝土碳化及微裂等损伤导致加载前期板角部保护层崩裂，边缘钢筋丧失作用;另一方面板内钢筋的锈蚀影响了其与混凝土之间的黏结性能，导致整体受力性能劣化.B1、B2、B3的试验现象相似.以B2为例，加载初期试件挠度变化很小;当P>180 kN时，试件跨中及附近开始出现细微裂缝，裂缝数量逐渐增多;荷载增加到395 kN时，试件挠度增长加快，裂缝扩宽且沿板高方向发展，此时能听到钢板轻微剥离声音;当P>452 kN时，试件跨中及附近钢板剥离，跨中挠度增长到72.73 mm，随后荷载急剧下降，试件破坏，此时钢板已屈服，受压区混凝土被压碎，呈现出适筋破坏的特征. B1破坏时钢板未发生明显剥离.由此可见，粘钢加固可明显改善试件的破坏形态，提高试件的安全储备.由于设计年代久远以及自然环境等因素的影响，我国现有许多桥梁均存在老化受损的现象，影响了结构的承载力及可靠性，比较经济的处理方法是对其采取加固措施以延长结构的使用寿命[1]. 粘贴钢板加固法（以下简称“粘钢加固”）[2-6]和粘贴纤维复合材加固法[7-10]是目前应用较广泛的两种加固方法，均可有效提高构件的抗弯性能[11]. 但单一材料加固法往往存在一定的局限性，结合两种材料的优点，卢亦焱等[12-14]对CFRP与钢板复合加固（下文简称“复合加固”）构件的受力性能进行了相关研究，结果表明复合加固能改善单一材料加固效果. 粘钢加固中钢板厚度通常受到一定的限制[1]，工程上采用薄钢板加固受弯构件无法满足承载力要求，且施工条件限制不便于采用厚钢板加固时，可考虑采用复合加固的形式.已有加固研究主要针对现浇[5-6，11-14]、预裂（预损）[3-4，10]以及锈蚀构件[2，7-8]等，其中预损及锈蚀构件主要由人为造成损伤状态，与实际服役后的构件受力性能存在差异.目前国内外针对既有损伤受弯构件粘钢加固和复合加固的抗弯性能试验研究较少.本文为探究针对既有损伤构件粘钢加固与复合加固的加固效果，选取了7块建于1958年的某座旧桥（该桥为一座已服役近60年的11跨简支混凝土板桥，桥面板受损情况见图1）更换下来的桥面板，对其分别采用粘钢加固和复合加固后进行抗弯性能试验研究.分别对比分析了不同厚度的钢板加固、不同层数CFRP与不同厚度钢板复合加固后试验板的破坏形态、承载力、裂缝、刚度及应变等方面，并依据现有规范对粘钢加固构件的承载力进行计算以验证规范的适用性，同时提出了考虑原板损伤影响的粘钢加固和复合加固既有损伤构件承载力计算公式，其计算结果与试验结果吻合良好，可为加固既有损伤RC构件提供实际参考.1 试验设计1.1 试验构件参数本文从旧桥更换下来的桥面板中挑选7块尺寸及配筋一致、损伤程度基本相同（无明显开裂、无大面积混凝土保护层脱落钢筋裸露）的RC桥面板，其中一块既有损伤板作为未加固试件，三块板底分两列粘贴不同厚度的钢板进行加固，另三块板底分两列粘贴CFRP和钢板进行复合加固.试验板长3 200 mm，截面尺寸为980 mm（宽）×300 mm（厚）. 为获得该批试件的材料基本性能，从一块既有损伤桥面板上钻芯取出9个直径100 mm的圆柱体芯样，测得其平均碳化深度为29 mm，标准芯样混凝土抗压强度平均值为29.1 MPa.截取板内不同部位的15根钢筋，测得其平均锈蚀率为0.77%. 测得A16钢筋抗拉强度为424.15 MPa，屈服强度为284.5 MPa;A8钢筋抗拉强度为433 MPa，屈服强度为286.1MPa. 材性试验如图2所示，试验板的具体配筋如图3所示.各试件的加固设计参数列于表1. CFRP选用日本东丽公司生产的UT70-30型碳纤维布，每列一层CFRP尺寸为3 200 mm（长）×250 mm（宽） ×0.167 mm （厚）;钢板型号为Q235钢，每列钢板尺寸为3 200 mm（长）×200 mm（宽），实测6 mm厚钢板屈服强度fpy = 295 MPa，抗拉强度fp = 424 MPa，由于钢板厚度相差不大对强度影响较小，2～6 mm厚度钢板强度近似取为一致. 采用M12的膨胀螺栓对钢板进行锚固，加固材料和黏结剂的基本性能指标列于表2. 复合加固过程中先粘贴碳纤维布，随后在锚固螺栓设计位置植入化学膨胀螺栓，其上粘贴钢板并进行锚固. 具体加固方式和锚固形式如图4所示.1.2 测量仪器布置试验中百分表（共10个）分两列布置于试验板支座、1/4跨以及跨中位置，测点位于板边缘内侧50 mm处，用以测试试件的变形情况，取两列读数的平均值作为最终结果. 应变片（共14个）在加固完成后于两列钢板跨中、1/4跨以及支座处粘贴，用以测定试件加载过程中钢板应变变化情况.应变片布置见图4.1.3 加载制度试验采用跨中单点加载.采用欧维姆100T液压千斤顶进行单调分级加载（荷载梯度为5 kN，每级加载持续120 s），加载前先预压至10 kN. 为避免板局部受压破坏，加载点处布置宽200 mm、厚20 mm的钢垫板，垫板下铺细砂并于试验前预压，保证其与混凝土均匀接触.加载示意图见图5.2 试验结果及分析2.1 试验现象与分析各试件的裂缝分布形态示于图6，试验结果见表3，典型破坏特征如图7所示.B0加载时首先板底跨中产生横向通长裂缝，板侧竖向裂缝增加，继续加载次裂缝不再增加而跨中主裂缝不断扩宽且沿板高方向迅速延伸，跨中挠度迅速增大，随后荷载急剧下降，受压区混凝土并未明显压碎，破坏类似于板折坏，与受弯少筋构件的脆性破坏相似.因B0板在加载前表面已存在微裂等损伤，略微加载板即开裂，故开裂荷载与峰值荷载之间存在差距，已有研究[15]有类似结论.本文依据B0试验中裂缝特征、破坏时压区混凝土未压碎、荷载位移曲线产生屈服拐点后迅速破坏以定义其为少筋破坏. 分析其原因可能是一方面混凝土碳化及微裂等损伤导致加载前期板角部保护层崩裂，边缘钢筋丧失作用;另一方面板内钢筋的锈蚀影响了其与混凝土之间的黏结性能，导致整体受力性能劣化.B1、B2、B3的试验现象相似.以B2为例，加载初期试件挠度变化很小;当P>180 kN时，试件跨中及附近开始出现细微裂缝，裂缝数量逐渐增多;荷载增加到395 kN时，试件挠度增长加快，裂缝扩宽且沿板高方向发展，此时能听到钢板轻微剥离声音;当P>452 kN时，试件跨中及附近鋼板剥离，跨中挠度增长到72.73 mm，随后荷载急剧下降，试件破坏，此时钢板已屈服，受压区混凝土被压碎，呈现出适筋破坏的特征. B1破坏时钢板未发生明显剥离.由此可见，粘钢加固可明显改善试件的破坏形态，提高试件的安全储备.由于设计年代久远以及自然环境等因素的影响，我国现有许多桥梁均存在老化受损的现象，影响了结构的承载力及可靠性，比较经济的处理方法是对其采取加固措施以延长结构的使用寿命[1]. 粘贴钢板加固法（以下简称“粘钢加固”）[2-6]和粘贴纤维复合材加固法[7-10]是目前应用较广泛的两种加固方法，均可有效提高構件的抗弯性能[11]. 但单一材料加固法往往存在一定的局限性，结合两种材料的优点，卢亦焱等[12-14]对CFRP与钢板复合加固（下文简称“复合加固”）构件的受力性能进行了相关研究，结果表明复合加固能改善单一材料加固效果. 粘钢加固中钢板厚度通常受到一定的限制[1]，工程上采用薄钢板加固受弯构件无法满足承载力要求，且施工条件限制不便于采用厚钢板加固时，可考虑采用复合加固的形式.已有加固研究主要针对现浇[5-6，11-14]、预裂（预损）[3-4，10]以及锈蚀构件[2，7-8]等，其中预损及锈蚀构件主要由人为造成损伤状态，与实际服役后的构件受力性能存在差异.目前国内外针对既有损伤受弯构件粘钢加固和复合加固的抗弯性能试验研究较少.本文为探究针对既有损伤构件粘钢加固与复合加固的加固效果，选取了7块建于1958年的某座旧桥（该桥为一座已服役近60年的11跨简支混凝土板桥，桥面板受损情况见图1）更换下来的桥面板，对其分别采用粘钢加固和复合加固后进行抗弯性能试验研究.分别对比分析了不同厚度的钢板加固、不同层数CFRP与不同厚度钢板复合加固后试验板的破坏形态、承载力、裂缝、刚度及应变等方面，并依据现有规范对粘钢加固构件的承载力进行计算以验证规范的适用性，同时提出了考虑原板损伤影响的粘钢加固和复合加固既有损伤构件承载力计算公式，其计算结果与试验结果吻合良好，可为加固既有损伤RC构件提供实际参考.1 试验设计1.1 试验构件参数本文从旧桥更换下来的桥面板中挑选7块尺寸及配筋一致、损伤程度基本相同（无明显开裂、无大面积混凝土保护层脱落钢筋裸露）的RC桥面板，其中一块既有损伤板作为未加固试件，三块板底分两列粘贴不同厚度的钢板进行加固，另三块板底分两列粘贴CFRP和钢板进行复合加固.试验板长3 200 mm，截面尺寸为980 mm（宽）×300 mm（厚）. 为获得该批试件的材料基本性能，从一块既有损伤桥面板上钻芯取出9个直径100 mm的圆柱体芯样，测得其平均碳化深度为29 mm，标准芯样混凝土抗压强度平均值为29.1 MPa.截取板内不同部位的15根钢筋，测得其平均锈蚀率为0.77%. 测得A16钢筋抗拉强度为424.15 MPa，屈服强度为284.5 MPa;A8钢筋抗拉强度为433 MPa，屈服强度为286.1MPa. 材性试验如图2所示，试验板的具体配筋如图3所示.各试件的加固设计参数列于表1. CFRP选用日本东丽公司生产的UT70-30型碳纤维布，每列一层CFRP尺寸为3 200 mm（长）×250 mm（宽） ×0.167 mm （厚）;钢板型号为Q235钢，每列钢板尺寸为3 200 mm（长）×200 mm（宽），实测6 mm厚钢板屈服强度fpy = 295 MPa，抗拉强度fp = 424 MPa，由于钢板厚度相差不大对强度影响较小，2～6 mm厚度钢板强度近似取为一致. 采用M12的膨胀螺栓对钢板进行锚固，加固材料和黏结剂的基本性能指标列于表2. 复合加固过程中先粘贴碳纤维布，随后在锚固螺栓设计位置植入化学膨胀螺栓，其上粘贴钢板并进行锚固. 具体加固方式和锚固形式如图4所示.1.2 测量仪器布置试验中百分表（共10个）分两列布置于试验板支座、1/4跨以及跨中位置，测点位于板边缘内侧50 mm处，用以测试试件的变形情况，取两列读数的平均值作为最终结果. 应变片（共14个）在加固完成后于两列钢板跨中、1/4跨以及支座处粘贴，用以测定试件加载过程中钢板应变变化情况.应变片布置见图4.1.3 加载制度试验采用跨中单点加载.采用欧维姆100T液压千斤顶进行单调分级加载（荷载梯度为5 kN，每级加载持续120 s），加载前先预压至10 kN. 为避免板局部受压破坏，加载点处布置宽200 mm、厚20 mm的钢垫板，垫板下铺细砂并于试验前预压，保证其与混凝土均匀接触.加载示意图见图5.2 试验结果及分析2.1 试验现象与分析各试件的裂缝分布形态示于图6，试验结果见表3，典型破坏特征如图7所示.B0加载时首先板底跨中产生横向通长裂缝，板侧竖向裂缝增加，继续加载次裂缝不再增加而跨中主裂缝不断扩宽且沿板高方向迅速延伸，跨中挠度迅速增大，随后荷载急剧下降，受压区混凝土并未明显压碎，破坏类似于板折坏，与受弯少筋构件的脆性破坏相似.因B0板在加载前表面已存在微裂等损伤，略微加载板即开裂，故开裂荷载与峰值荷载之间存在差距，已有研究[15]有类似结论.本文依据B0试验中裂缝特征、破坏时压区混凝土未压碎、荷载位移曲线产生屈服拐点后迅速破坏以定义其为少筋破坏. 分析其原因可能是一方面混凝土碳化及微裂等损伤导致加载前期板角部保护层崩裂，边缘钢筋丧失作用;另一方面板内钢筋的锈蚀影响了其与混凝土之间的黏结性能，导致整体受力性能劣化.B1、B2、B3的试验现象相似.以B2为例，加载初期试件挠度变化很小;当P>180 kN时，试件跨中及附近开始出现细微裂缝，裂缝数量逐渐增多;荷载增加到395 kN时，试件挠度增长加快，裂缝扩宽且沿板高方向发展，此时能听到钢板轻微剥离声音;当P>452 kN时，试件跨中及附近钢板剥离，跨中挠度增长到72.73 mm，随后荷载急剧下降，试件破坏，此时钢板已屈服，受压区混凝土被压碎，呈现出适筋破坏的特征. B1破坏时钢板未发生明显剥离.由此可见，粘钢加固可明显改善试件的破坏形态，提高试件的安全储备.由于设计年代久远以及自然环境等因素的影响，我国现有许多桥梁均存在老化受损的现象，影响了结构的承载力及可靠性，比较经济的处理方法是对其采取加固措施以延长结构的使用寿命[1]. 粘贴钢板加固法（以下简称“粘钢加固”）[2-6]和粘贴纤维复合材加固法[7-10]是目前应用较广泛的两种加固方法，均可有效提高构件的抗弯性能[11]. 但单一材料加固法往往存在一定的局限性，结合两种材料的优点，卢亦焱等[12-14]对CFRP与钢板复合加固（下文简称“复合加固”）构件的受力性能进行了相关研究，结果表明复合加固能改善单一材料加固效果. 粘钢加固中钢板厚度通常受到一定的限制[1]，工程上采用薄钢板加固受弯构件无法满足承载力要求，且施工条件限制不便于采用厚钢板加固时，可考虑采用复合加固的形式.已有加固研究主要针对现浇[5-6，11-14]、预裂（预损）[3-4，10]以及锈蚀构件[2，7-8]等，其中预损及锈蚀构件主要由人为造成损伤状态，与实际服役后的构件受力性能存在差异.目前国内外针对既有损伤受弯构件粘钢加固和复合加固的抗弯性能试验研究较少.本文为探究针对既有损伤构件粘钢加固与复合加固的加固效果，选取了7块建于1958年的某座旧桥（该桥为一座已服役近60年的11跨简支混凝土板桥，桥面板受损情况见图1）更换下来的桥面板，对其分别采用粘钢加固和复合加固后进行抗弯性能试验研究.分别对比分析了不同厚度的钢板加固、不同层数CFRP与不同厚度钢板复合加固后试验板的破坏形态、承载力、裂缝、刚度及应变等方面，并依据现有规范对粘钢加固构件的承载力进行计算以验证规范的适用性，同时提出了考虑原板损伤影响的粘钢加固和复合加固既有损伤构件承载力计算公式，其计算结果与试验结果吻合良好，可为加固既有损伤RC构件提供实际参考.1 试验设计1.1 试验构件参数本文从旧桥更换下来的桥面板中挑选7块尺寸及配筋一致、损伤程度基本相同（无明显开裂、无大面积混凝土保护层脱落钢筋裸露）的RC桥面板，其中一块既有损伤板作为未加固试件，三块板底分两列粘贴不同厚度的钢板进行加固，另三块板底分两列粘贴CFRP和钢板进行复合加固.试验板长3 200 mm，截面尺寸为980 mm（宽）×300 mm（厚）. 为获得该批试件的材料基本性能，从一块既有损伤桥面板上钻芯取出9个直径100 mm的圆柱体芯样，测得其平均碳化深度为29 mm，标准芯样混凝土抗压强度平均值为29.1 MPa.截取板内不同部位的15根钢筋，测得其平均锈蚀率为0.77%. 测得A16钢筋抗拉强度为424.15 MPa，屈服强度为284.5 MPa;A8钢筋抗拉强度为433 MPa，屈服强度为286.1MPa. 材性试验如图2所示，试验板的具体配筋如图3所示.各试件的加固设计参数列于表1. CFRP选用日本东丽公司生产的UT70-30型碳纤维布，每列一层CFRP尺寸为3 200 mm（长）×250 mm（宽） ×0.167 mm （厚）;钢板型号为Q235钢，每列钢板尺寸为3 200 mm（长）×200 mm（宽），实测6 mm厚钢板屈服强度fpy = 295 MPa，抗拉强度fp = 424 MPa，由于钢板厚度相差不大对强度影响较小，2～6 mm厚度钢板强度近似取为一致. 采用M12的膨胀螺栓对钢板进行锚固，加固材料和黏结剂的基本性能指标列于表2. 复合加固过程中先粘贴碳纤维布，随后在锚固螺栓设计位置植入化学膨胀螺栓，其上粘贴钢板并进行锚固. 具体加固方式和锚固形式如图4所示.1.2 测量仪器布置试验中百分表（共10个）分两列布置于试验板支座、1/4跨以及跨中位置，测点位于板边缘内侧50 mm处，用以测试试件的变形情况，取两列读数的平均值作为最终结果. 应变片（共14个）在加固完成后于两列钢板跨中、1/4跨以及支座处粘贴，用以测定试件加载过程中钢板应变变化情况.应变片布置见图4.1.3 加载制度试验采用跨中单点加载.采用欧维姆100T液压千斤顶进行单调分级加载（荷载梯度为5 kN，每级加载持续120 s），加载前先预压至10 kN. 为避免板局部受压破坏，加载点处布置宽。
嵌入式预应力CFRP筋抗弯加固混凝土梁试验研究
的开题报告
一、研究背景
混凝土结构在长期使用过程中会受到不同程度的损伤和老化，在结
构安全和服务寿命需要保证的情况下，常常需要对其进行加固和修复。
目前常用的加固方法有金属加固、钢筋混凝土加固和纤维增强聚合物（FRP）加固等。
其中，FRP加固由于具有质量轻、施工方便、强度高、耐腐蚀等特点，在工程实践中得到了广泛应用。
随着技术的不断发展，嵌入式预应力CFRP筋抗弯加固技术逐渐成为混凝土结构加固的新技术。
该技术通过在混凝土中埋置预应力的CFRP筋，使混凝土结构具有更好的抗弯能力和承载能力，达到加固效果。
然而，
由于该技术在国内应用尚不广泛，因此还需要进一步的研究和探索。
二、研究目的
本研究旨在对嵌入式预应力CFRP筋抗弯加固混凝土梁进行试验研究，探究该技术对混凝土梁强度和承载能力的影响，为其在混凝土结构加固
中的应用提供理论和技术支持。
三、研究内容
1. 研究嵌入式预应力CFRP筋抗弯加固混凝土梁的实验设计
2. 测定加筋前后混凝土梁抗弯承载力、抗弯刚度和变形性能
3. 分析嵌入式预应力CFRP筋抗弯加固混凝土梁的加固效果
四、研究方法
1. 咨询相关文献，研究嵌入式预应力CFRP筋抗弯加固混凝土梁的
加固原理和实验方法
2. 设计实验方案，进行试验，测定实验数据
3. 对实验数据进行统计分析，比较加筋前后混凝土梁的强度和承载能力
五、研究意义
本研究可为混凝土结构的加固提供新的解决方法，有助于推动预应力CFRP筋抗弯加固技术在工程实践中的应用。
同时，该研究还可为相关领域的研究提供经验和理论支持。
预应力CFRP 加固钢梁抗弯性能的研究进展Research Progress on Flexural Behavior of Steel Beams Strengthened withPrestressed CFRP王志成，张秀林，刘宛钦，谢文剑(河海大学土木与交通学院，南京210098)WANG Zhi -cheng , ZHANG Xiu -lin , LIU Wan -qin , XIE Wen-jian(College of C ivil and Transportation Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China)【主商要】钢结构作为一种具有众多优势的建筑材料，被广泛应用于工程建设中，在使用过程中不可避免地需要进行加固。
现阶段，对钢结构加固的方式有很多，各自有着不同的优缺点，但主要还是用于提高钢结构在使用过程中的抗弯性能。
同时，在传统加固方式 的基础上，发展出了预应力CFR P 板加固钢结构的方式，通过比较不同预应力CFR P 板加固方式，总结发现,预应力CFRP 板在提高 钢梁抗弯性能方面有着显著优势。
[Abstract 】 As a kind of b uilding material with many advantages, steel structure is widely used in engineering construction, and reinforcementis inevitable in the use process. At present, there are many ways to strengthen the steel structure, each has different advantages and disadvantages, but mainly used to improve the bending performance of steel structure in the use process. At the same time, on the basis of the traditional strengthening methods, the prestressed CFRP plate is developed to strengthen the steel structure. By comparing different strengthening methods of prestressed CFRP plates, it is concluded that prestressed CFRP plates have significant advantages in improving the flexural performance of steel beams.【关键词】预应力；CFRP;加固；抗弯性能【Keywords 】prestressed; CFRP; reinforcement; bending performance【中图分类号】TU 394【文献标志码】A 【文章编号】1007-9467(2020) 12-0016-03【DOI 】10.13616/j .cnki .gcjsysj .2020.12.006工程建设与设计Conslruclion& Design For P roject1引言碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic ,CFRP )是一种新型材料，同时拥有质量轻、强度高、耐腐蚀和耐疲劳的优点。
