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《大连理工大学》 2009年
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FRP-高强混凝土梁强度与延性的理论与试验研究

周英武  
【摘要】: 近些年来,纤维复合材料(Fiber Reinforced Ploymer,简称FRP)由于强度高、质量轻、耐腐蚀、施工便捷等优点在混凝土结构加固与修复中得到了广泛的应用。然而,目前国内外在FRP加固技术领域的研究主要以加固普通钢筋混凝土构件为主,所用混凝土强度一般都在C30~C40之间,极少涉及到强度在C50以上的混凝土。随着改革开放的深入,随着科技进步和建筑市场的繁荣,随着高层建筑的日益增多,高强混凝土的应用必然越来越广泛,由此萌生的高强混凝土结构的加固维修问题必须给与足够的重视。而采用FRP加固技术也必然是解决高强混凝土结构加固维修问题的有效途径。因此,为迎合未来建筑技术的需要,本文对FRP加固高强混凝土梁的强度与延性展开了系统地试验研究和理论分析,并建立了FRP加固高强混凝土梁的强度与延性的设计方法,主要内容包括: (1)对FRP-高强混凝土界面粘结性能展开试验研究和理论分析。采用四种纤维复合材料,对123个FRP-高强混凝土试件进行了单面剪切试验,通过在FRP条带上布置小间距的应变片测量得到了FRP-高强混凝土界面上离散点的应变;采用保形插值的方法对FRP粘结面上非测量区域的应变进行插值,得到了光滑连续的应变分布曲线,从而建立了FRP-高强混凝土界面粘结滑移的三种本构关系模型,并基于断裂力学的方法,在试验研究的基础上建立了FRP-高强混凝土界面剥离承载力的计算公式。 (2)对FRP加固高强混凝土梁抗剪性能展开试验研究和理论分析。进行了23根FRP抗剪加固高强混凝土梁的试验研究。同时对钢筋混凝土斜裂缝倾角进行了理论分析和试验研究,建立了计算斜裂缝倾角的一个简单可靠、适用性较强的表达式,并在此基础上,提出了与试验结果极为吻合的CFRP加固高强混凝土梁抗剪承载力的计算方法和相应的设计方法。 (3)对FRP加固高强混凝土梁抗弯性能展开试验研究和理论分析。进行8根FRP抗弯加固高强混凝土梁的试验研究,分别建立了弯曲破坏和中部剥离破坏下的FRP受弯加固高强混凝土梁的承载力计算模型;基于混凝土的破坏准则和界面断裂能释放率的破坏准则,本文分析了端部剥离的机理,建立了端部剥离破坏下的FRP受弯加固高强混凝土梁的两种强度模型。 (4)对FRP增强高强混凝土梁延性展开试验研究。提出了利用FRP约束塑性铰区混凝土来提高高强混凝土梁延性的方法。进行4根FRP延性加固高强混凝土梁的试验研究,采用四面缠绕FRP的方法对塑性铰区混凝土施加约束,并进行结构试验。试验研究结果表明利用FRP约束塑性铰区混凝土可以显著地提高高强混凝土梁的延性。最后通过对延性增强机理的简要分析,提出了FRP采用U型粘贴时应采取的有效锚固措施。 (5)对FRP筋高强混凝土梁的延性展开研究。提出了压缩屈服的概念。在FRP筋高强混凝土梁受压区引入延性块,通过延性块压缩屈服后产生的巨大变形,成功地解决了FRP筋高强混凝土梁延性的问题。本文采用数值模拟与理论推导相结合的方法研究了延性块参数的选择对FRP筋高强混凝土梁延性的影响,并最终建立了以位移延性系数为目标函数的FRP筋高强混凝土梁延性的优化设计方法。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU375.1

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【引证文献】
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