碳纤维布加固高强钢筋混凝土梁抗弯性能研究

摘要

本文结合国家自然科学基金项目《高强混凝土结构用FRP加固的破坏机理与试验研究》及辽宁省教育厅科技项目《纤维增强材料加固高强混凝土结构的破坏机理与试验研究》，主要针对碳纤维布加固高强钢筋混凝土梁的抗弯性能进行研究，主要内容包括： 1、对粘贴碳纤维布加固高强钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了试验研究，共制作12根跨度为2.7m的高强钢筋混凝土梁，试验中主要考虑了纵筋配筋率、加固量与加固方式、锚固情况、粘结长度四个变化参数。对用碳纤维布加固后高强钢筋混凝土梁的受弯破坏特征及各个参数对梁的极限承载力、刚度等的影响进行了研究与分析。试验结果表明，与未加固梁相比，碳纤维布加固后的高强钢筋混凝土梁抗弯承载力提高较多，加固效果明显。纵筋配筋率、加固量、加固方式、锚固情况和粘结长度对梁的破坏形态和抗弯刚度等也有一定的影响。 2、对12根碳纤维布加固高强钢筋混凝土梁的试验结果进行了理论分析。根据不同的破坏模式总结出了不同的极限状态计算公式，提出了最大最小碳纤维布的使用面积。同时，根据本文试验结果、已有试验结果和国内外设计规范(规程)给出了碳纤维布的容许极限拉应变的建议表达式。 3、进行了5根碳纤维布加固已损伤高强钢筋混凝土梁抗弯性能的试验研究，其中3根为预裂梁，2根为对比梁，分析了不同损伤程度对对加固效果的影响。试验结果表明梁的损伤程度对极限承载力的影响不多，对截面刚度的影响较多。 4、在分析碳纤维加固后钢筋混凝土梁截面刚度变化规律的基础上，通过对试验资料的统计分析，建立了碳纤维布加固钢筋混凝土梁短期刚度的计算公式，并根据本课题以及已有文献抗弯加固试验数据检验了所提公式的可靠性。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1引言

1.2混凝土结构补强加固技术简介

1.3高强混凝土的应用现状

1.4纤维复合材料补强加固技术特点

1.5国内外碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究概述

1.6国内外有关FRP加固混凝土结构设计规程现状[64]

1.7本文主要工作

2碳纤维布加固高强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

2.1引言

2.2试验概况

2.2.1试验梁的设计

2.2.2材料性能

2.2.3加载制度及试验量测内容

2.3试验结果

2.3.1试验梁检测结果

2.3.2试验梁破坏过程与破坏形态

2.4试验结果分析

2.4.1加固梁跨中截面的应变

2.4.2跨中钢筋与碳纤维布中应变

2.4.3荷载挠度曲线分析

2.5结论

3碳纤维布加固高强钢筋混凝土梁抗弯承载力计算

3.1 引言

3.2 基本假定

3.3矩形截面梁受弯承载力分析

3.3.1情况1：CFRP片材被拉断

3.3.2情况2：受拉钢筋屈服后，受压混凝土压碎。

3.3.3情况3：受拉钢筋屈服前，受压区混凝土已被压碎

3.4碳纤维布的最大最小加固量

3.4.1最大加固量的确定

3.4.2最小加固量的确定

3.4.3破坏模式的判断

3.4.4碳纤维片材的允许拉应变[εcfu]

3.5试验结果对比

3.6结论

4碳纤维布加固已损伤高强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

4.1引言

4.2试验概况

4.2.1试件设计

4.2.2试验加载及量测内容

4.3试验结果与分析

4.3.1梁试验结果

4.3.2试验梁破坏过程与特征描述

4.3.3荷载挠度曲线分析

4.3.4混凝土、钢筋及碳纤维布的应变分析

4.4结论

5碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯刚度计算

5.1引言

5.2加固梁截面刚度的变化规律

5.3加固梁抗弯刚度计算

5.3.1平均曲率

5.3.2裂缝截面的应变εsk，εck和εcfk

5.3.3平衡条件

5.3.4平均应变εsm，εcm

5.3.5短期刚度Bs的一般表达式

5.3.6参数η，ψ和ξ的确定

5.3.7短期刚度Bs的计算公式

5.4试验验证

5.5结语

6结论与展望

6.1本文的工作总结

6.2需要继续研究解决的问题

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢