高性能复合砂浆钢筋（丝）网加固混凝土梁试验研究与理论分析

摘要

高性能复合砂浆钢筋(丝)网是以钢筋(丝)网作为增强材料，高性能水泥砂浆为基材组成的薄层结构。本文对采用这种新材料加固的钢筋混凝土梁进行了系统的试验研究和理论分析，研究的主要内容和成果如下： 1.复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁抗弯试验研究：在63根梁的试验基础上，研究了复合砂浆钢筋(丝)网加固对混凝土梁抗弯性能的影响和作用。本文首次对二次受力(初始荷载不卸除)试件进行了加固试验研究，试验中测量了试件的极限荷载、混凝土应变、钢筋应变及钢筋网应变等，对比了加固与未加固构件的裂缝开展、跨中挠度以及极限荷载情况，并研究了用该方法加固的梁在各种受力情况下可能产生的破坏形式等。试验结果表明，高性能复合砂浆钢筋(丝)网薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力，改善抗裂性能，增强构件的抗弯刚度。 2.复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁抗弯性能理论分析：在试验研究的基础上，对采用复合砂浆钢筋(丝)网加固的一次受力和二次受力混凝土梁的抗弯性能进行了系统的理论分析。对二次受力试件的滞后应变进行了分析，在此基础上提出了二次受力受弯构件的界限加强率、极限荷载承载力以及挠度的计算公式，计算结果与试验结果吻合较好。通过对试验数据的统计，首次提出了计算承载力的侧面钢筋(丝)网有效作用高度和有效作用面积的算法，并在刚度计算中首次提出了复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁考虑二次受力的刚度影响系数的算法，简化了计算。以平截面假定和内力平衡为基础建立了力学模型，对试件进行了全过程非线性分析，与试验结果进行了比较，通过比较发现该力学模型可以较好地对复合砂浆钢筋(丝)网加固的受弯构件的受力变形全过程进行模拟。根据弹性梁理论和部分组合截面假定，推导了采用高性能复合砂浆钢筋(丝)网加固的混凝土梁底部的粘结剪应力和正应力以及侧面的端部粘结剪应力的计算公式，提出了与粘贴滑移破坏相关的界限加固配筋率。 3.复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁受弯疲劳试验研究与理论分析：在7根梁的试验基础上，研究了复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁受弯疲劳性能。本文首次进行了复合砂浆钢筋(丝)网加固的混凝土梁在200万次疲劳荷载作用下的试验研究，分析了其挠度、裂缝、承载力随疲劳荷载循环次数增加的变化规律。试验证明，加固后试件的疲劳刚度、抗裂性能都有不同程度的提高。所有的试件，无论是疲劳破坏还是疲劳后的静载破坏，都没有发生剥离等界面破坏，说明采取了可靠的施工措施后，高性能复合砂浆钢筋(丝)网可以运用于承受疲劳荷载试件的加固。在平截面假定的基础上，第一次建立了疲劳荷载作用下复合砂浆钢筋(丝)网加固试件的混凝土疲劳变形模量、疲劳刚度、正截面疲劳强度验算的计算公式，计算结果与试验结果吻合良好。 4.复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁抗剪性能试验研究与理论分析：在22根约束梁和简支梁的试验基础上，研究了采用复合砂浆钢筋(丝)网加固后混凝土梁的抗剪破坏特征，分析了复合砂浆钢筋(丝)网加固对混凝土梁的抗剪承载力、刚度及裂缝发展等的影响。试验结果表明，采用这种新型材料进行加固，梁的受剪承载力得到了显著提高，剪切刚度有一定程度的提高，并且加固对试件斜裂缝的发展有良好的抑制作用。在试验研究的基础上，本文以桁架—拱模型和软化桁架理论为基础，结合极限平衡原理，考虑了拉应变存在条件下混凝土抗压强度的软化，针对不同加固情况推导了一种新的复合砂浆钢筋(丝)网加固的矩形截面梁抗剪承载力理论计算公式。同时，考虑试验结果和工程实际给出了简化设计公式。 最后，本文首次系统的提出了一整套高性能复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土构件的施工工艺。

目录

文摘

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第一章 绪论

第2章材性研究

第3章高性能复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁抗弯性能试验研究

3.1抗弯加固一次受力试验研究

3.2抗弯加固二次受力试验研究

3.3抗弯加固一次受力界限破坏试验研究

3.4抗弯加固二次受力界限破坏试验研究

3.5足尺梁抗弯加固二次受力试验研究

3.6平截面变形假定的验证及应变分析

3.7本章小结

第4章高性能复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁抗弯性能理论分析

4.1承载力计算

4.2刚度与挠度计算

4.3试验值与理论值对比

4.4全过程分析

4.5界面研究

4.6本章小结

第5章高性能复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁疲劳性能试验研究与理论分析

第6章高性能复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁抗剪试验研究与理论分析

6.1抗剪加固试验研究

6.2抗剪加固理论分析

6.3本章小结

第7章施工工艺

结论

参考文献

附录A攻读博士学位期间发表的论文

致谢