粘钢加固门式刚架节点锚固方法研究

摘要

粘钢加固技术可以显著提高门式刚架结构的承载力与稳定性，但节点部位的锚固直接影响到粘贴钢板的工作性能，本文对门式刚架Γ型梁柱节点和钢柱节点各提出了两种锚固方法，通过试验研究了梁、柱节点的力学性能，并建立了ABAQUS有限元模型进行对比分析。主要研究工作分为以下三个部分： （1）设计制作了三个门式刚架Γ型梁柱节点试件（GL组试件），包括一个对比试件和两个粘钢加固之后的试验试件（锚固方法分别为GL-MG1、GL-MG2）。通过静载试验，对各试件的试验现象、荷载-位移曲线、塑性铰截面应变、加固区段应变等方面进行了研究；试验结果表明：采用GL-MG1、GL-MG2锚固方法加固的试件，其刚度、屈服荷载和极限承载力均得到显著提升，塑性铰截面应变显著降低，且GL-MG2方法更有优势。 （2）设计制作了三个门式刚架边柱节点试件（GZ组试件），包括一个对比试件和两个粘钢加固之后的试验试件（锚固方法分别为GZ-MG1、GZ-MG2）。通过静载试验，对各试件的试验现象、荷载-位移曲线、塑性铰截面应变、加固区段应变等方面进行了对比分析；试验结果表明：采用GL-MG1、GL-MG2锚固方法加固的试件，其刚度、屈服荷载和极限承载力均得到显著提升，塑性铰截面应变显著降低，且GZ-MG2方法性能更佳。 （3）依据试验实际情况对GL组以及GZ组试件建立了ABAQUS有限元模型，采用Cohesive内粘聚力-损伤演化模型对粘结层进行精细有限元模拟，与试验结果进行对比，验证了有限元模型的正确性，并在模型的基础上对粘结层力学性能进行了研究。研究表明：粘结层在端板、塑性铰区域及钢板截处断存在正应力与剪应力集中，易发生发生胶层剥离，在平行延伸区域，剪应力与正应力比较均匀。 通过上述研究，对轻型门式刚架领域的粘钢加固技术力学性能以及锚固方法有了较全面的认识，为实际工程提供了锚固方法与理论依据，并为以后对钢结构领域的粘钢加固技术展开更深入研究奠定了一定基础。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 粘钢加固技术发展历程

1.3 粘贴钢板加固钢构件中粘结层的力学模型

1.3.1 概述

1.3.2 本文采用的粘结层力学模型

1.4 粘钢加固受弯构件、压弯构件相关计算公式

1.4.1 粘钢加固受弯构件的加固计算

1.4.2 粘钢加固压弯构件的承载力计算

1.4.3 粘钢加固门式刚架的延伸长度

1.4.4 锚固方法理论计算公式

1.5 本文的主要研究内容

2 门式刚架节点锚固方法试验方案

2.1 引言

2.2 门式刚架Γ型梁柱节点试验设计

2.2.1 Γ型梁柱节点试件截面设计

2.2.2 试验构件尺寸

2.2.3 梁节点锚固方式

2.2.4 试验装置

2.2.5 测点布置

2.2.6 加载制度

2.3 门式刚架柱节点试验设计

2.3.1 柱节点试验构件设计

2.3.2 试验构件参数

2.3.3 柱节点锚固方式

2.3.4 试验装置

2.3.4 测点布置和测试内容

2.3.5 加载制度

2.4 材性试验

2.4.1 钢材力学性能试验结果

2.4.2 混凝土力学性能试验结果

2.4.3 钢筋力学性能试验结果

2.4.4 建筑结构胶力学性能结果

2.5 施工工艺

2.5.1 处理粘贴面

2.5.2 配制胶粘剂

2.5.3 压力注胶

2.5.4 固化养护与检验

2.6 本章小结

3 Γ型梁柱节点试件试验现象描述与结果分析

3.1 引言

3.2 Γ型梁柱节点试件试验现象

3.2.1 GL-1试件试验现象

3.2.2 GL-2试件试验现象

3.2.3 GL-3试件试验现象

3.3 试验结果处理与分析

3.3.1 荷载-位移曲线

3.3.2 塑性铰区截面应变对比分析

3.3.3 GL-2、GL-3试件加固区段应变分析

3.4 本章小结

4 门式刚架柱节点试件试验现象描述与结果分析

4.1 引言

4.2 门式刚架柱节点试件试验现象

4.2.1 GZ-1试件试验现象

4.2.2 GZ-2试件试验现象

4.2.3 GZ-3试件试验现象

4.3 试验结果处理与分析

4.3.1 荷载-位移曲线

4.3.2 塑性铰区截面应变对比分析

4.3.3 GZ-2、GZ-3试件加固区段应变分析

4.4 本章小结

5 粘钢加固门式刚架节点有限元分析

5.1 引言

5.2 有限元模型的建立

5.2.1 几何模型与单元选取

5.2.2 材料属性

5.2.4 接触处理与边界条件

5.2.5 分析步设置

5.3 Γ型梁柱节点试件模型验证与分析

5.3.1 荷载-位移曲线

5.3.2 试验现象与应力云图对比分析

5.3.3 粘结层力学性能分析

5.4 柱节点试件有限元模型验证与分析

5.4.1 荷载-位移曲线

5.4.2 试验现象与应力云图对比分析

5.4.3 粘结层力学性能分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果

个人简历

在校期间发表学术论文与研究成果

致谢