水泥纤维砂浆钢筋网加固RC转换梁受力性能研究

摘要

混凝土结构因其取材方便、节约钢材、耐火和耐久性好且经济适用而得到广泛的应用，但由于房屋使用的改变、施工或管理的失误、老旧建筑的维护或改造，使得建筑结构加固日益成为建筑行业中越来越重要的一个分支。水泥纤维砂浆钢筋网加固法因其加固效果显著、施工质量易保证、造价低廉、不明显增大构件的重量与截面尺寸、耐久性好等优点，在建筑物维修和加固领域受到了青睐，具有十分广阔的应用前景。目前，针对RC加固梁的研究基本都集中在实验室，工程应用的加固梁研究较少，即使有基本也停留在常规使用的梁构件中。对水泥纤维砂浆钢筋网加固高层建筑RC转换梁的施工现场试验研究，国内暂时处于空白状态，尤其是对于与施工同步进行加载的条件一直无人尝试。本文，以某高层RC转换梁为试验背景，结合试验与施工同步进行的特点进行试验研究，主要的研究内容及结论如下:
　　(1)本着对结构不产生损伤的原则，采用回弹超声综合法对某高层出现浮浆现象的楼层进行检测鉴定。依据检测结果，综合考虑经济成本、施工难易程度、加固效果等，选取水泥纤维砂浆钢筋网加固法对其进行加固处理，并有序合理的进行加固施工。
　　(2)对混凝土、钢筋和水泥纤维砂浆的材料性能进行试验研究，并依据工程现场实际情况，确定加载模式，数据采集方案和实施过程。在材性试验的基础上，进一步研究施工过程对试验梁钢筋应变、混凝土应变和水泥纤维砂浆应变的影响。
　　(3)结合原设计资料，利用ANSYS有限元软件，对结构内力和变形发展的全过程进行模拟分析，从而弥补了试验研究数量有限的不足。
　　(4)对试验结果和ANSYS数值模拟结果进行分析处理，表明试验值与数值模拟结果吻合程度较高，随着施工荷载的增加，加固钢筋能够分担增加的荷载，且随着后续荷载的增加效果越明显，加固钢筋能够充分发挥其抗拉性能;试验梁的受力相对于普通梁更为复杂，试验梁不完全满足平截面假定;剪切销钉的存在，能够使加固钢筋、加固箍筋发挥较好的整体受力性能，加固层与原结构之间无明显滑移，粘结性能良好，水泥纤维砂浆和原混凝土之间的化学粘结力能有效的传递水泥纤维砂浆的压应力;加固层与原结构之间能够有效的协同工作，共同承担荷载，加固侧向水泥纤维砂浆层能直接参与受压。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 转换层概述

1．1．1 转换层的主要结构形式

1．1．2 转换层的结构功能

1．1．3 结构转换层的特点

1．2 钢筋混凝土结构加固

1．2．1 混凝土结构需加固的原因

1．2．2 混凝土结构加固的常用方法

1．3 水泥纤维砂浆钢筋网加固混凝土结构

1．3．1 复合材料的定义

1．3．2 水泥纤维砂浆钢筋网加固混凝土结构的技术优点

1．3．3 水泥纤维砂浆钢筋网加固混凝土结构的发展和现状

1．4 本文研究的主要内容及意义

第2章 某工程RC转换梁检测与加固方案选取

2．1 混凝土结构非破损检测技术

2．1．1 混凝土强度检测

2．1．2 超声法检测混凝土内部质量

2．2 现场检测

2．2．1 检测方案确定

2．2．2 2层主体结构混凝土抗压强度检测

2．2．3 超声法检测混凝土缺陷

2．3 加固方案选取

2．3．1 加固原则

2．3．2 加固方案选取

2．4 加固施工

2．5 本章小结

第3章 ANSYS数值模拟分析

3．1 ANSYS软件简介

3．2 单元选取

3．2．1 混凝土单元

3．2．2 钢筋单元

3．2．3 水泥纤维砂浆单元

3．3 材料属性及本构关系

3．3．1 混凝土的材料属性及本构关系

3．3．2 钢筋的材料属性及本构关系

3．3．3 水泥纤维砂浆的材料属性及本构关系

3．4 模型建立

3．4．1 模型的选择

3．4．2 单元划分

3．4．3 接触分析

3．4．4 边界条件

3．4．5 荷载施加

3．4．6 求解

3．5 本章小结

第4章 现场加固RC转换梁试验研究

4．1 工程概况

4．2 材性试验

4．2．1 混凝土的材性试验

4．2．2 钢筋的材性试验

4．2．3 水泥纤维砂浆的材性试验

4．3 试验加载

4．4 数据采集

4．4．1 应变测点布置

4．4．2 电阻应变片工作原理

4．4．3 电阻应变测量原理

4．4．4 电阻应变仪

4．5 试验过程

4．6 本章小结

第5章 试验结果与数值模拟的分析及对比

5．1 试验结果分析

5．1．1 钢筋的应变分析

5．1．2 混凝土的应变分析

5．2 数值模拟分析

5．2．1 数值模拟计算结果应力应变选取

5．2．2 钢筋数值模拟结果分析

5．2．3 混凝土数值模拟结果分析

5．3 对比分析

5．4 试验梁正截面抗力计算与分析

5．5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文