嵌入式碳纤维板条增强混凝土梁受弯与受剪承载力研究

摘要

近年来，FRP材料的研究和应用已经成为国际土木工程界的热点。除了外贴加固以外，开发FRP材料更新的应用途径成为国际上广为关注的问题。嵌入式(Near-Surface Mounted，简称NSM)板条(也称“筋”)加固法便是其中有代表性的一种，它作为FRP加固的一种有效的补充形式，正越来越多的受到关注。国内该加固方法的研究尚处于起步阶段，还没有实际工程应用。国外，嵌入式方法已经应用于许多工程加固中，并取得了良好的效果，并且开展了相应的嵌入式增强构件承载力的研究工作。目前大部分试验研究内容集中在材料粘结性能和梁抗弯承载力方面。嵌入式增强梁抗剪承载力研究较少。本文在此基础上针对以往研究的成果和不足，重点研究以下内容并取得了相应的成果。 1)本次试验重点研究混凝土梁抗剪承载力试验。以往的抗剪试验侧重相同嵌入形式下，各承载力影响因素的分析。本文则通过采用不同嵌入方式进行对比，寻求最有效的嵌入形式，如条形嵌入，棱形嵌入和槽形嵌入。试验表明棱形嵌入承载力增强效果最好。 2)对于抗弯承载力增强试验研究。不考虑锚固长度以及其他参数对承载力的影响，而是保证嵌入板条锚固长度的前提下尝试采用不同位置的嵌入，如梁底嵌入，梁侧嵌入。分析不同部位嵌入对承载力提高的影响。试验结果表明梁侧嵌入是一种有效的补充形式。 3)对试验梁的极限承载力，刚度，裂缝开展和分布以及箍筋、纵筋和FRP板条的应变等情况进行综合研究分析。通过与控制梁的对比，分析嵌入式增强梁的在上述方面的自身特点，为后期的理论分析提供参考和依据。 4)在试验结果分析的基础上，对嵌入式FRP板条承载力进行理论分析和承载力提高计算。在试验总结和理论分析基础上提出抗剪和抗弯承载力增强计算方法，并取得了较好的拟合效果。 5)分析了斜裂缝的产生机理，对开裂荷载和裂缝宽度进行理论分析和计算，并于试验结果进行比较获得良好的精度。 6)通过有限元数值模拟分析，研究不同增强方式对承载力，刚度和裂缝的影响。并通过与试验结果的比较，分析有限元方法的优势和不足；同时利用试验结果修正有限元分析参数，建立更加合理的计算模型，为以后研究工作提供经验并打好基础。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1碳纤维在结构加固中的应用现状

1.2嵌入式加固技术

1.3本文的试验研究内容

第二章嵌入式CFRP板条增强RC梁抗弯试验研究

2.1试验设计

2.2试验结果描述

2.3承载力比较

2.4刚度分析

2.5钢筋及FRP筋应变比较

2.6裂缝形态比较

2.7平截面假定验证

2.8本章小结

第三章嵌入式CFRP板条增强RC梁抗剪试验研究

3.1试验设计

3.2试验结果

3.3承载力影响参数分析

3.4刚度分析

3.5钢筋及FRP筋应变分析

3.6裂缝形态比较

3.7本章小结

第四章嵌入式碳纤维板条增强混凝土梁抗剪和抗弯理论分析

4.1抗弯承载力计算原理及方法

4.2抗剪承载力计算原理及方法

4.3裂缝分析

4.4本章小结

第五章有限元分析

5.1钢筋混凝土有限元分析目的

5.2钢筋混凝土有限元理论基础

5.3钢筋混凝土有限元模拟分析

5.4有限元分析结果比较

5.5有限元结果和试验结果比较

5.6本章小结

第六章结论和展望

6.1本文主要结论

6.2展望

参考文献

作者攻读硕士学位期间论文发表一览

致谢