锚固方法对FRP抗弯加固梁的力学性能影响研究

摘要

由于环境侵蚀、设计缺陷或使用荷载增加等原因，致使部分现役桥梁出现结构或功能缺陷，继而无法满足当前使用功能需求。因成本低、工期短，对缺陷桥梁进行加固成为上述问题的一个解决方法。近年来，纤维增强复合材料(Fiber ReinforcedPolymer/Plastic，简称FRP)因其具有强度高、质量轻、耐腐蚀性好等优点已经被众多国家应用于混凝土结构、钢结构及其它结构的加固领域中。相较于传统加固法，如增大截面法、外包钢法、改变结构体系法、体外预应力法等，FRP加固法具有施工周期短、不需大型机械、几乎不增加原结构体积与重量等一系列优点。但该方法仍然存在例如易发生早期剥离的缺陷，锚固是解决此问题的有效技术手段。附加锚固措施能够有效提高FRP-混凝土界面间的粘结强度，推迟或者阻止FRP布材的早期剥离破坏;改善加固结构受力特性，提高加固结构的承载力、刚度、延性等力学性能。因此锚固方法对FRP加固法应用到实际工程具有重要意义。
　　本文设计了钢板压条锚固、FRP-U形箍锚固及混杂锚固三种锚固方法对钢筋混凝土简支梁进行加固，并与对比梁作比较，通过抗弯试验，分析并解释了FRP外贴法加固梁与未加固梁在承载力、跨中挠度、破坏模式等方面的差异;分析并对比了锚固对梁抗弯加固的力学性能影响。
　　试验结果表明:相较于未加固梁，FRP外贴法能够有效提高梁的极限承载力及刚度;相较于传统FRP加固法，锚固加固法能显著提高梁的极限承载力、整体刚度、延性及FRP强度利用率，更为有效的发挥FRP作用;通过三种锚固方法的综合比较，FRP-U形箍锚固方法更为简单有效。另外，参考已有的FRP外贴加固法的粘结强度模型和极限承载力的设计公式，提出适用于端部FRP-U形箍加固梁的设计公式。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 国内外桥梁技术现状与桥梁加固的市场需求

1．1．2 现有桥梁上部结构加固方法与比较

1．2 FRP抗弯加固法在土木工程中的应用情况

1．2．2 FRP材料的结构型式

1．2．3 FRP布材抗弯加固的主要类型

1．3 本文研究内容

2．1 前言

2．2 锚固方法

2．2．2 锚固方法具体形式

2．3 锚固方法比较

2．4 本章小结

3 锚固加固梁抗弯试验研究

3．1 前言

3．2 试验方案

3．2．1 试件设计

3．2．2 加固施工工艺

3．2．3 材料特性

3．3 试验准备

3．3．2 测点布置及加载速率

3．4 试验过程及破坏模式

3．5 试验结果及讨论

3．6 数据处理分析及讨论

3．6．1 荷载—挠度曲线

3．6．2 跨中截面混凝土应变分析

3．6．3 FRP布材应变分析

3．7 本章小结

4 FRP-U形箍加固梁理论分析

4．1 前言

4．2 中部弯曲裂缝引起的界面剥离破坏的粘结强度模型

4．3 FRP-U形箍加固梁承载力计算公式

4．4 本文计算模型

4．4．1 基本假定

4．4．2 计算模型

4．5 计算结果

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果