钢纤维水泥砂浆加固RC梁受弯性能试验研究

摘要

钢筋混凝土结构是目前运用最为广泛的结构形式，我国现有大量的钢筋混凝土结构，由于建造质量低劣、使用年代久远、维修不当、使用功能改变等原因，需要对其进行加固。目前常用的加固方法有贴碳纤维布、加大截面法和粘贴钢板等。 钢纤维水泥砂浆加固法是一种新型的加固方法，钢纤维水泥砂浆是在水泥砂浆中掺入适量钢纤维而制成的一种新型复合材料，它克服了普通砂浆抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点，具有较高的抗弯拉强度、耐磨性、耐冲击性以及较高的疲劳强度等优点，所以此加固技术有着比较广阔的应用前景。然而目前国内尚未见到有关这种材料用于构件加固的试验研究报导，为了推广这种新型加固材料在我国加固工程领域的应用，需要对此加固技术的效果进行研究和分析，并提供合理的设计计算方法。 本文首先对钢纤维水泥砂浆进行了基本的材料力学性能试验，然后对采用钢纤维水泥砂浆加固的受弯构件进行了试验研究，试验包括1根对比梁和6根用钢纤维水泥砂浆加固的试验梁，通过改变加固梁的加固配筋率和受力形态，研究了这种加固方法对钢筋混凝土梁的承载力，破坏形态，截面刚度及裂缝分布等的影响。在试验研究的基础上通过理论分析，提出了加固梁的受弯承载力、裂缝和刚度计算公式。论文接着采用ANSYS有限元软件对加固梁进行了非线性有限元分析，将试验结果和有限元模型分析结果进行对比，以验证加固措施的有效性。最后结合工程实例，介绍了加固法的施工工艺及质量检验方法。 本文通过对钢纤维水泥砂浆加固RC梁的受弯性能研究，为编制纤维砂浆加固RC结构技术规程提供了部分依据，对推广该加固技术具有重要的理论价值和现实意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2钢筋混凝土结构加固技术方法的简介

1.2.1钢筋混凝土结构加固的原因和目的

1.2.2钢筋混凝土结构加固的一般方法

1.3钢纤维水泥砂浆加固钢筋混凝土结构

1.3.1钢纤维水泥砂浆加固钢筋混凝土结构技术的优点

1.3.2钢纤维水泥砂浆加固钢筋混凝土结构的现状和发展

1.4本文研究的主要内容

第2章试验研究

2.1材性试验

2.1.1钢筋材性试验

2.1.2混凝土抗压强度试验

2.1.3钢纤维水泥砂浆材性试验

2.2试验方案

2.2.1试件设计

2.2.2加固工艺

2.2.3加载方案

2.2.4量测内容

2.3各试件试验现象及结果

2.3.1对比梁

2.3.2 A1梁

2.3.3 A2梁

2.3.4 A3梁

2.3.5 B1梁

2.3.6 B2梁

2.3.7 B3梁

2.4试验结果分析

2.4.1破坏形态分析

2.4.2承载力分析

2.4.3挠度分析

2.4.4应变分析

2.5本章小节

第3章加固RC梁受力性能理论研究

3.1承载力计算

3.1.1基本假定

3.1.2抗弯承载力公式的推导

3.2裂缝分析与计算

3.2.1平均裂缝间距

3.2.2最大裂缝宽度和裂缝高度

3.3截面刚度分析及计算

3.3.1试验现象

3.3.2理论计算

3.4本章小结

第4章加固RC梁的有限元分析

4，1 ANSYS软件简介

4.2建立模型

4.2.1单元类型

4.2.2材料属性及本构关系

4.2.3荷载与边界条件

4.2.4有限元方程求解

4.2.5加载子步与收敛准则

4.2.6有限元模型的选择及建立

4.2.7模型建立及网格划分

4.3 ANSYS的计算结果与分析

4.3.1模型分析结果与试验结果对比

4.3.2对比梁与加固梁模型分析结果对比

4.4本章小节

第5章施工工艺及工程应用

5.1新旧混凝土粘结问题

5.1.1微观结构粘接机理研究

5.1.2基本宏观力学性能的研究

5.2加固梁施工工艺

5.2.1施工准工作

5.2.2梁表面处理

5.2.3梁表面绑扎安装钢筋网

5.2.4植入剪切销钉

5.2.5涂刷界面剂

5.2.6抹钢纤维水泥砂浆

5.2.7钢纤维水泥砂浆养护

5.3施工质量控制方法和检验

5.3.1质量控制的方法

5.3.2质量检验方法及标准

5.4工程应用实例

5.4.1工程概况

5.4.2加固设计

5.5本章小节

结论及展望

参考文献

附录

致谢