碳纤维布及高强钢绞线网加固钢筋混凝土梁的试验研究

摘要

对于钢筋混凝土梁来说，结构设计和构造时的差错、施工质量低、结构的使用功能发生变化、环境的腐蚀和构件的年久失修等因素都可能使其承载能力不足而需要加固。碳纤维布及高强不锈钢绞线网一渗透性聚合砂浆加固技术作为新兴的混凝土结构加固方法，因其众多的优越性能，引起了国内外土木工程界的普遍关注。 为了研究碳纤维布及钢绞线网加固抗弯及抗剪梁的各项性能，尤其是在二次受力下的性能我们进行了试验研究。本文采用试验研究和理论分析相结合的方法，对外贴碳纤维布及高强不锈钢绞线网加固的钢筋混凝土抗弯及抗剪梁进行了分析和研究。 抗弯试验及抗剪试验分别采用7根相同截面尺寸和相同配筋率的矩形截面梁，通过施加不同的初始荷载分别对其进行碳纤维布及高强钢绞线加固，试验过程中，记录了极限承载力、挠度、开裂荷载以及混凝土、钢筋、碳纤维布及钢绞线平均应变等，观察了加固后梁的破坏形式以及裂缝变化情况。 试验结果表明：经过碳纤维布及钢绞线加固的梁其抗弯承载力均有提高，但二次受力条件下碳纤维布及钢绞线的强度发挥值不是由其本身强度决定，而是由梁的变形条件决定，两种加固均使梁在相同的荷载下裂缝出现变晚，间距和宽度变小，挠度变小，说明两种加固均可以改善梁的变形性能，增强变形能力。抗剪加固时钢绞线网在本试验中没有起到作用，而碳纤维布可以使梁的承载力有一定的提高，破坏时主裂缝2-3条，相应的裂缝宽度变窄，挠度变小，说明碳纤维布对抗剪加固梁起到了改善性能的作用。 根据试验结果，在理论分析上，采用平截面假定，根据混凝土梁的基本理论提出了加固梁的正截面承载力计算公式，考虑应变滞后以后裂缝宽度，挠度的计算公式。对于抗剪加固引入了变角桁架模型以及规范中的计算方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

附表

第1章绪论

1.1引言

1.2现有的混凝土结构加固技术

1.3研究现状综述

1.3.1碳纤维布加固梁的试验研究

1.3.2高强不锈钢绞线网—渗透性聚合砂浆加固的试验研究

1.4存在问题及本文的主要研究工作

1.4.1存在的问题

1.4.2本文研究的主要内容

第2章抗弯试验

2.1试验目的

2.2试验方案和内容

2.2.1试验方案

2.2.2实验内容

2.3构件的设计和制作

2.3.1材料

2.3.2构件几何尺寸及配筋

2.4构件的加固

2.4.1加固材料

2.4.2加固方法

2.5实验仪器和测点布置

2.5.1测试仪器

2.5.2测点布置

2.5.3加载方案

2.6试验结果与分析

2.6.1初始荷载

2.6.2构件的加载过程及现象

2.6.3承载力分析

2.6.4沿梁高的平均应变

2.6.5梁的挠度

2.6.6钢筋、碳纤维布及高强钢绞线应变

2.6.7试验梁的裂缝分析

2.7本章小结

第3章抗剪试验

3.1试验目的

3.2试验方案和内容

3.2.1试验方案

3.2.2实验内容

3.3构件的设计和制作

3.3.1材料

3.3.2构件几何尺寸及配筋

3.4构件的加固

3.5实验仪器和测点布置

3.5.1测试仪器

3.5.2测点布置

3.5.3加载方案

3.6试验结果与分析

3.6.1初始荷载

3.6.2构件的加载过程及现象

3.6.3承载力分析

3.6.4梁的挠度

3.6.5箍筋应变

3.6.6碳纤维布应变

3.6.7裂缝开展情况

3.7本章小结

第4章抗弯设计

4.1基本假定和材料的本构关系

4.1.1基本假定

4.1.2材料的本构关系

4.2碳纤维布滞后应变的计算

4.3碳纤维布加固后梁的正截面极限抗弯承载力计算

4.3.1抗弯极限承载力计算

4.3.2碳纤维加固量的限值

4.4梁的正截面正常使用极限状态的计算

4.4.1裂缝宽度验算

4.4.2受弯构件挠度验算

4.5试验结果和理论计算公式结果比较

第5章抗剪设计

5.1变角桁架计算模型

5.2规范计算方法

5.3试验结果和理论计算公式结果比较

第6章结论及展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录攻读学位期间所发表的学术论文目录