为了研究大断裂应变纤维布(LRS-FRP布)、芳纶纤维布(AFRP布)和碳纤维布(CFRP布)加固钢筋混凝土短柱的轴压性能,共设计了9根钢筋混凝土短柱试件,研究了FRP布种类以及粘贴方式、层数、角度对轴压性能的影响,对比分析了加固后试件的破坏特征、极限承载力和延性,并利用ABAQUS软件进行了有限元分析。结果表明:CFRP布对极限承载力的提高效果最显著,但试件加固后仍表现出明显的脆性破坏;LRS-FRP布和AFRP布对极限承载力的提高效果与CFRP布相差不大,但二者对延性改善明显,且LRS-FRP布的约束效果更优;FRP布粘贴方式和角度对轴压性能的影响小,在满足承载力的前提下,以90°间隔粘贴FRP布更加合理;有限元模拟结果与试验结果吻合较好。

现有碳纤维布(CFRP)预应力张拉设备结构复杂,施工繁琐,不能够满足现场施工要求。试验研究发现,仅粘贴一层碳纤维布对被加固构件的性能提升很小,不能满足加固要求。通过试验研究,研发了一种可以对双层碳纤维布同时张拉的加固方法和施工工艺,并采用预紧螺栓锚固钢板对碳纤维布锚固,对9根试验梁进行了试验。结果表明,该张拉设备操作方便,施工快捷,可大大提高施工效率,通过锚固措施,可有效防止碳纤维布在加载过程中发生滑移和大面积剥离现象。

对碳纤维布约束的钢筋混凝土柱进行了轴压性能试验,研究了混凝土强度、碳纤维布的包裹方式及碳纤维布抗拉强度等因素对约束钢筋混凝土柱的极限承载力及变形等力学性能的影响。结果表明,随着混凝土强度的增加,碳纤维布约束加固效果将会降低,碳纤维布强度对其加固效果的影响也逐渐降低。在混凝土强度较低的情况下,采用高强一级碳纤维布加固效果较好;在相同碳纤维布体积加固率的条件下,采用全包碳纤维布约束混凝土的加固方式比间隔包裹碳纤维布条带效果更好。

通过对碳纤维布、玻璃纤维布和复合防水布修补后的混凝土力学性能和耐久性试验,研究了这些修补材料对混凝土抗压强度、抗折强度、抗剪强度、抗冲击性、耐磨性、抗冻性、抗渗性的影响规律。试验结果表明,碳纤维布和玻璃纤维布修补后的混凝土抗折强度和冲击韧性高于基准混凝土;玻璃纤维布和复合防水布修补后的混凝土抗剪强度高于基准混凝土;三种修补材料修补后混凝土的耐磨度、抗冻性、抗渗性均优于基准混凝土。

利用电化学腐蚀原理,对长期在腐蚀环境下工作的不同碳纤维包裹方式的5根钢筋混凝土柱外加恒定电流,加速其腐蚀。对比每根构件在腐蚀过程中的物理力学性能及其变化,分析了不同碳纤维包裹方式对钢筋混凝土构件耐久性的影响,提出了该防腐蚀方法工程应用的建议。

通过力法原理对碳纤维布加固混凝土梁的机理进行了探讨,结果表明钢筋混凝土梁在外贴碳纤维布加固钢筋混凝土结构时,改善了结构的受力状态,提高了结构的整体刚度和原有结构的承载能力;分析了爆炸荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏形态和影响因素,得出了钢筋混凝土梁抗爆加固的措施。

利用碳纤维布加固混凝土构件时,通常会发生碳纤维布与混凝土母材之间的剥离破坏,发生该种破坏时,碳纤维布的利用率很低。为了解决剥离问题,引入一种新型毫米级端锚系统,采用改进的对拉双剪试验对构件进行试验研究。通过试验发现,端锚的加入增加了碳纤维布的有效黏结长度,因此其剥离荷载有较大的提高;同时,端锚的加入改变了碳纤维布的破坏模式,带端锚系统的构件所有的破坏模式均为拉断,有力提高了碳纤维布的利用率。通过试验还发现,端锚的利用并不改变黏结长度内各点的受力性能,即端锚的加入并不影响胶体作用的发挥,胶体与端锚的作用是一个叠加的关系。

分析了工程截桩现象对管桩截桩端部截面抗剪承载力的影响，提出了在截桩端部围裹粘贴CFRP的增强措施，分析了受围裹约束的管桩混凝土强度的提高机理，给出了适用于工程的抗剪承载力计算公式．并结合常用桩型试算验证了截桩端部抗剪承载力的提高效果。结果表明，对于几种常用规格的PHC管桩,当剪跨比介于1．0～3．0之间时，截桩造成截桩端部抗剪承载力的损失率约在25％-37％之间，应采取专门加固措施，而采用单层CFRP围裹加固后的截桩端部抗剪承载力提高幅度可达到43．4％-100％，加固效果良好。

以钢管直径、CFRP层数为试验变量,探究了CFRP钢管-RPC的破坏形态、荷载-位移曲线以及试验变量对CFRP钢管-RPC极限承载力的影响。结果表明,CFRP钢管-RPC短柱的破坏形态分为鼓曲破坏和剪切破坏两种,当CFRP钢管-RPC套箍系数较小时,多数构件呈剪切破坏;当CFRP钢管-RPC套箍系数较大时,多数构件呈鼓曲形破坏。当CFRP钢管-RPC套箍系数较小时,构件达到极限荷载后承载力快速下降,反之,构件承载力下降陡峭并有上升的趋势,类似于“屈服平台”。CFRP钢管-RPC短柱的极限承载力随着钢管直径增大和碳纤维布层数增多而增加,CFRP钢管-RPC短柱的荷载-位移全曲线可大致分为:弹性阶段、弹塑性阶段、荷载下降段以及强化阶段,部分构件存在着承载力持平阶段。