冲击荷载下CFRP加固无腹筋T型梁抗剪性能试验研究

摘要

纤维增强复合材料(FRP)近年来已被广泛应用于加固各类钢筋混凝土结构，FRP材料拥有强质比高、抗腐蚀性能好、易于施工等优点。静力荷载下FRP加固能较大地提高结构的承载力和延性，但结构在使用过程中越来越多地受到各种极端荷载作用，爆炸和恐怖袭击事件等的发生对结构抗冲击承载力的要求越来越高。已有研究中，少有关于FRP加固钢筋混凝土结构的抗冲击性能研究，且以往研究多基于FRP加固构件的抗弯承载力研究。梁的剪切破坏是冲击荷载下的一种典型的破坏模式，而关于冲击荷载下FRP抗剪强度贡献的研究极少。本文采用落锤试验机对冲击荷载下CFRP加固无腹筋T型截面梁的抗冲击破坏机理及FRP强度贡献进行研究，并与相应的静载试验进行对比。本文研究内容具体如下：
　　(1)完成了5个CFRP加固无腹筋T型截面梁的静载试验，研究端部FRP压条锚固、FRP纤维束锚固和复合锚固对加固性能的影响。分析了荷载-挠度曲线、试验梁破坏形态和CFRP应变分布情况，得到了静载下的FRP抗剪强度贡献，并与相应的规范理论值进行对比。
　　(2)完成了12个CFRP加固无腹筋T型截面梁的冲击试验，研究不同的冲击高度和加固形式对加固性能的影响。分别分析了钢筋、混凝土和FRP应变时程曲线的特点;总结分析了冲击力、支座反力时程曲线的特点，并讨论了支座反力的时间滞后问题;对冲击荷载下的破坏模式和裂缝形态进行了分析。
　　(3)通过综合分析讨论了冲击荷载下FRP加固梁的动态剪切破坏机理，提出了抗冲击承载力的评估方法，对比了动、静载下试件的承载力和FRP抗剪强度贡献，为实际工程应用提供有价值的参考。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 混凝土结构抗冲击性能研究综述

1．2．1 普通钢筋混凝土梁抗冲击性能研究

1．2．2 FRP加固钢筋混凝土结构抗冲击性能研究

1．2．3 FRP-混凝土界面动态力学性能研究

1．2．4 混凝土和FRP材料的应变率效应研究

1．3 FRP加固钢筋混凝土梁抗剪性能的相关研究综述

1．3．1 FRP抗剪加固试验研究

1．3．2 FRP抗剪锚固措施研究

1．3．3 FRP抗剪承载力Vf理论计算模型

1．4 课题研究的意义

1．5 本文主要的研究内容及成果

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究成果

第2章 CFRP加固T型梁静载试验研究

2．1 引言

2．2 试验概况

2．2．1 试件设计

2．2．2 试件制作与施工工艺

2．2．3 试验材料性能

2．2．4 试验装置及加载方式

2．2．5 测点布置与数据采集

2．3 试验结果与分析

2．3．1 试验梁破坏过程与破坏形态

2．3．2 荷载-跨中挠度曲线

2．3．3 混凝土及纵筋应变分析

2．3．4 U形CFRP条带应变分析

2．3．5 试验梁裂缝形态分析

2．3．6 FRP抗剪强度贡献分析

2．4 本章小结

第3章 CFRP加固T型梁冲击试验研究

3．1 引言

3．2 试验概况

3．2．1 试件设计与制作

3．2．2 试验装置与试验方法

3．2．3 试验数据采集与处理

3．3 试验结果与分析

3．3．1 试件破坏形态

3．3．2 冲击力、支座反力和位移时程曲线

3．3．3 冲击力／支座反力-位移关系曲线

3．3．4 钢筋、混凝土应变时程曲线

3．3．5 CFRP应变时程曲线

3．3．6 时间滞后分析

3．3．7 加速度响应

3．3．8 试验梁裂缝形态分析

3．4 本章小结

第4章 静、动载试验结果对比分析

4．1 引言

4．2 试验结果对比分析

4．2．1 静、动载试验数据对比

4．2．2 破坏机理对比分析

4．2．3 惯性影响分析

4．2．4 梁抗冲击承载力分析

4．2．5 FRP抗剪贡献分析

4．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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