CFRP布加固预裂钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

摘要

CFRP增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)片材加固钢筋混凝土(RC)构件的抗弯性能是国内外土木建筑领域的一个研究热点。在役钢筋混凝土桥梁中，不少处于带裂缝工作状态，部分受弯构件即使在没有车辆通过的情况下裂缝也不会完全闭合。在旧危桥的加固工程中，这种有损伤的受弯构件占了很重要的一部分。然而，目前CFRP加固RC梁的研究大部分针对完好梁，无法反映实际桥梁加固后受力性能的变化规律。因此，有必要对加固已经有一定程度损伤的钢筋混凝土梁进行研究，为CFRP加固技术在桥梁加固领域的应用提供依据。
　　 本文进行了24根CFRP加固钢筋混凝土梁的试验，研究了预裂程度、不同剪跨比的加载方式、CFRP层数等3个参量对加固梁抗弯性能的影响。试验中主要测量了加载过程中跨中位移、钢筋和CFRP应变的变化，并观察了裂缝的扩展过程。试验结果表明，预裂对CFRP加固钢筋混凝土梁开裂后的刚度、屈服荷载和极限荷载均没有明显的影响;在剪跨比为2.57-5.43时，预裂到屈服荷载的加固梁，延性比完好加固梁提高5％-24％，但预裂到跨中挠度为9mm的加固梁，延性比完好加固梁小。不同剪跨比的加载方式对加固梁的破坏模式有明显的影响，剪跨比为5.43时发生中部弯曲裂缝引起的CFRP剥离破坏，剪跨比为3.71时发生弯剪裂缝引起的CFRP剥离破坏，剪跨比为2.57时发生弯剪裂缝引起的界面剥离和混凝土保护层剥离的混合剥离模式，剪跨比为1.43时发生剪切破坏;CFRP强度利用率随着剪跨比的增大而提高;在剥离破坏的情况下，贴了两层CFRP的RC梁，和贴了一层CFRP的RC梁相比，屈服荷载提高8％-15％，极限荷载提高13％-23％，但延性和CFRP利用率有所降低，其中延性降低的幅度为19％-70％;但在剪切破坏的情况下，CFRP层数的增加会使加固梁的极限荷载降低;本文对我国桥梁设计规范中普通混凝土裂缝宽度的计算公式进行修正，给出了用于计算CFRP加固钢筋混凝土梁的裂缝宽度的计算公式。

目录

摘要

CONTENTS

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 FRP加固钢筋混凝土梁研究现状

1．2．1 既有损伤对加固梁抗弯性能的研究

1．2．2 剪跨比对FRP加固梁的影响

1．3 本文研究的主要内容

第二章 CFRP加固预裂RC梁的抗弯试验

2．1 试件的尺寸和配筋

2．2 试验梁的制作

2．3 试件材料参数

2．4 试件测量内容及相关测量材料、仪器布置

2．5 试验加载方式

2．6 试件分组与试验结果

2．7 本章小结

第三章 预裂程度对加固梁抗弯性能的影响

3．1 弯矩-位移曲线的变化规律

3．2 CFRP应变的影响规律

3．3 本章小结

第四章 剪跨比对加固梁抗弯性能的影响

4．1 加固梁的破坏模式

4．2 加固梁弯矩-位移曲线的变化规律

4．3 钢筋应变和CFRP应变的演变规律

4．4 本章小结

第五章 CFRP层数对加固梁抗弯性能的影响

5．1 CFRP层数的弯矩-位移曲线分析

5．2 跨中CFRP和钢筋应变的变化规律

5．3 本章小结

第六章 CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝计算

6．1 钢筋混凝土梁裂缝开展机理

6．2 钢筋混凝土梁裂缝开展特点

6．3 钢筋混凝土梁裂缝计算理论发展

6．4 国内外主要规范裂缝宽度计算模式及计算公式的比较

6．4．1 各规范计算模式比较

6．4．2 各规范公式考虑的影响因素对比

6．5 CFRP加固钢筋混凝土梁的裂缝宽度计算

6．6 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

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致谢