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《大连理工大学》 2003年
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高温后新老混凝土粘结的力学性能研究

郭进军  
【摘要】: 本文的研究属国家基础性研究重大项目(攀登计划B)《重大土木与水利工程安全性与耐久性的基础研究》之5.2(1)子课题“新老混凝土的粘结机理和测试方法研究”的一部分。 新老混凝土的粘结已广泛存在于混凝土结构的加固、修补和新建工程中,也是水利与土木等工程领域中急需解决的重大课题。为了揭示高温下新老混凝土粘结的力学性能和粘结机理,本文分先粘结后高温和先高温后粘结两种类型研究了高温对新老混凝土粘结力学性能的影响。主要研究工作如下: 1.进行了168个先粘结后高温类型新老混凝土粘结试件的劈拉试验和剪切试验,主要讨论了温度、降温方式、界面粗糙度、界面粘结剂几种重要因素对粘结力学性能的影响,分析了高温作用后新老混凝土的粘结机理。 2.进行了114个先高温后粘结类型新老混凝土粘结试件的劈拉试验和剪切试验,主要考察了温度、降温方式、界面粗糙度、界面粘结剂及新混凝土强度几种重要影响因素,探讨了新老混凝土粘结的主要机理,给出了火灾后混凝土结构进行粘结修补加固的合理建议。 3.在参考相关资料的基础上,设计了适用于直剪试验的Z形试件,得到了高温作用后新老混凝土粘结面的剪应力~滑移关系曲线,并进行了相应的分析。提出了先粘结后高温类型新老混凝土粘结劈拉强度和剪切强度的多因素统一计算公式,拟合了先高温后粘结类型新老混凝土粘结剪切强度受温度影响的回归公式和剪应力滑移计算公式。 4.在简要分析了国内外新老混凝土粘结面处理方法和粗糙度评定方法的基础上,设计了一种简便的表面粗糙度测定仪,并提出了与之相配的曲面拟合法来处理测点数据,同时与传统的测点数据平均法和灌砂法进行了比较,以供工程参考。 5.进行了60个常温下新老混凝土Z形粘结试件的直剪试验,得到了粗糙度、界面剂、新混凝土对粘结剪切强度的影响规律,明确了不同水灰比对界面剂效果的影响,并对三种因素进行了显著性方差分析。 6.考虑到先高温后粘结类型的新老混凝土粘结力学性能易受诸多因素的影响而规律性不明显,本文采用人工神经网络(ANN)方法建立了新老混凝土粘结劈拉强度和剪切强度的多因素模拟预报模型,并针对粗糙度、界面剂、降温方式、新混凝土强度等因 素进行了扩展分析预报。 7.在简述混凝土结构火灾后的损伤评估与加固现状的基础上,利用非线性有限元 程序计算了火灾过程中构件内部的温度场,推导了火灾后受压构件二次受力围套加固下 的正截面承载力计算公式。 8.对某遭受火灾结构的受压构件进行了围套加固分析计算,利用推导公式得到其 火灾后剩余承载力和加固后的承载力。计算结果表明:本文公式的计算结果是准确可靠 的,适用于混凝土围套加固的计算。
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