混凝土结构植筋技术及工作性能的研究

摘要

随着国内外既有建筑物加固改造业的迅速发展，混凝土结构的加固理论与技术的研究与应用成为结构工程学科的重要研究课题之一，而在加固改造中采用植筋技术进行新旧混凝土的连接也是亟待研究的内容之一。 本文在对植筋的工作机理及力学性能分析的基础上，通过有限元数值模拟和结构试验研究，并结合工程实例验证分析，得出以下几点研究结论：（1）在极限拉拔荷载作用下，沿植筋长度方向植筋钢筋应力分布规律为，靠近孔口边缘应力最大，沿长度方向应力依次递减；植筋钢筋与植筋粘结剂接触面的摩擦应力沿植筋长度方向近似呈正态分布，随着荷载的增大，摩擦应力的峰值逐渐由靠近孔口向长度方向转移。（2）沿植筋长度方向混凝土环向应力的影响区域是有限的，并非与植筋长度成正比，植筋钢筋承受的外荷载只在一定范围起作用，过长的植筋长度并不能提高植筋的拉拔力。（3）采用西安科技大学研制的无机植筋粘结剂进行拉拔试验，得出合理的植筋长度宜大于等于15d（d为植筋钢筋直径）。（4）植筋钢筋直径不变时，植筋孔径的增大一定程度上会增大极限拉拔力，但过大增大植筋孔径，植筋极限拉拔力增大幅度较小。本文建议植筋孔径取d+（6～14）mm。（5）当植筋间距为6d时，植筋钢筋之间的相互影响较小，可忽略不计，受拉破坏形态及承载力均可按单根植筋的情况考虑；此外，植筋间距越小，整体试件的极限拉拔力也越小。本文建议植筋间距大于6d。 上述研究成果已在工程应用中取得一定成效，对进一步研究植筋技术及其工作性能，完善混凝土结构加固设计规范有一定的参考价值，并可供混凝土结构加固改造工程设计和施工参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题背景及研究意义

1.1.1选题背景

1.1.2研究意义

1.2植筋加固技术的研究动态及发展趋势

1.2.1国内外研究现状

1.2.2发展趋势

1.3本课题的研究内容

2植筋的工作机理及力学性能分析

2.1植筋的工作机理分析

2.1.1植筋粘结力的组成

2.1.2植筋工作机理

2.2植筋工作性能的影响因素

2.3植筋力学性能分析

2.3.1植筋的受力特点

2.3.2植筋钢筋的粘结破坏模式

2.3.3植筋钢筋的粘结失效

3混凝土结构植筋技术及其工作性能的试验研究

3.1试验概况

3.1.1试验目的

3.1.2试件设计

3.1.3试验方案

3.2试验结果及分析

3.2.1试件破坏特征分析

3.2.2植筋钢筋应变分析

3.2.3试验结论

3.3本章小结

4混凝土结构植筋工作性能的数值模拟分析

4.1材料的本构关系及破坏准则

4.1.1混凝土的本构关系

4.1.2混凝土应力-应变关系

4.1.3混凝土破坏准则

4.1.4收敛准则

4.2有限元计算模型的建立

4.2.1钢筋混凝土有限元分析模型

4.2.2单元类型的选取

4.2.3有限元模型的建立

4.2.4植筋的数值模拟

4.3有限元计算结果及分析

4.3.1单根植筋的有限元计算结果及分析

4.3.2多根植筋的有限元计算结果及分析

4.4有限元计算结果与试验结果对比分析

4.5文献公式与试验实测值及有限元分析结果对比

4.5.1规范公式与试验实测值及有限元分析结果对比

4.5.2王天稳计算公式与试验实测值对比

4.5.3德国慧鱼(FISB360)植筋公式与试验实测值对比

4.6本章小结

5实例分析

5.1工程概况

5.2结构改造加固方案

5.2.1新旧结构的连接

5.2.2增大构件截面

5.3效果检测

6结论

6.1结论

6.2研究展望

致谢

参考文献

附 录