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《大连理工大学》 2003年
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纤维复合材料加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究

王文炜  
【摘要】: 近几年来,纤维复合材料(FRP)作为一种新型的钢筋混凝土结构补强加固材料在我国逐渐兴起。FRP具有重量轻、强度高、易于施工、耐腐蚀性好等优点。FRP在国外已经被广泛地应用在土木工程中,然而在我国对于FRP的研究应用还十分有限。作者作为辽宁省交通厅重点项目—桥梁加固改造新工艺、新技术研究的参与人之一,针对玻璃纤维布(GFRP)、碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土梁抗弯性能开展了以下一些研究工作: 1.对19根尺寸为150mm×250mm×2700mm玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁进行了试验研究。试验中考虑了混凝土强度等级、配筋率、加固量、剪跨比、有无锚固条、粘贴长度6个变化参数。分析了加固梁的破坏机理和破坏形态以及参数对加固梁的极限荷载的影响。试验结果表明,经玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力提高较多,加固效果明显。混凝土强度、配筋率、加固量、梁剪跨区或梁端有无锚固条对抗弯承载力有显著影响。加固量、剪跨比、锚固条、粘贴长度对梁的破坏形态也有影响。对于剪跨比小的加固梁锚固条不仅可以防止发生剥离破坏,而且还改善了梁的延性。建议应有一定的粘贴长度以避免发生剥离破坏。 2.根据14根玻璃纤维布加固的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提出了不同的极限状态计算公式,提出了最大和最小纤维布的使用面积。同时,根据试验结果和美国FRP加固设计规范提出了玻璃纤维复合物的相对界限受压区高度和设计极限拉应变。在抗弯承载力分析基础上对影响抗弯承载力的参数进行了分析。 3.进行了6根碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁和2根对比混凝土梁的抗弯性能试验研究,分析了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的破坏机理,研究了荷载历史对加固梁极限荷载的影响。根据不同的破坏模式,提出了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的承载力计算方法,给出了工程实用计算公式。试验结果表明,粘贴碳纤维布可以有效地提高加固梁的抗弯承载能力。无论荷载历史如何,只要梁承受的初始荷载相同,梁破坏时的极限荷载基本相同。梁端锚固对加固梁的极限荷载影响不明显。 4.进行了9根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁剥离试验研究。根据试验结果,建立了纤维布端部粘结剪应力的试验分析方法,并对粘结剪应力的分布进行了分析。建立了纤维布端部粘结剪应力、剥离正应力及剥离荷载的计算方法,分析了参数对剥离荷载的影响,并给出了简化计算公式。 5.进行了9根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁和3根对比梁的试验研究,给出了截面延性分析的试验方法,根据不同的破坏形态建立了纤维布加固的钢筋混凝土梁的延性计算方法,分析了影响延性的主要因素。提出了延性折减系数,并给出了折减系数的统计值。建立了纤维加固混凝土梁处于不同阶段的截面刚度的计算方法,给出了加固梁跨中挠度的计算方法。 6.进行了5根在等幅正弦波形模拟交通荷载作用下粘贴碳纤维布加固钢 大连理工大学博士学位论文纤维复合材料加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究 筋混凝土梁和1根保持荷载下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁以及2根对比梁 的试验研究。试验中考虑了混凝土等级、配筋率、有无锚固条、粘贴长度、荷 载幅值5个变化参数。试验结果表明,在模拟交通荷载作用下,碳纤维布加固 的钢筋混凝土梁粘贴性能满足要求,粘贴效果良好。在静载作用下,试验梁的 抗弯承载力提高较多,加固效果明显。提出了模拟不中断交通状况下(’’在线 加固,’)粘贴碳纤维布加固梁的抗弯承载力计算方法。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TU375

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