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《浙江大学》 2004年
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持续荷载下外贴CFRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究

李贵炳  
【摘要】: FRP复合材料结构加固是当今最引人关注的结构加固热点技术,它可以减少传统的结构加固施工工艺所受的制约,加快结构物改造利用技术的推广。由于它与传统的结构加固技术相比,具有高强高效、施工便捷、耐久性及耐腐蚀性好、适用面广、自重轻、不增加结构尺寸等优点,在实际工程中得到广泛的应用。采用FRP片材对梁板等抗弯构件的加固是最为常见的型式,从实验分析和工程应用后的监测都表明,通过粘贴FRP片材可以大大提高构件的承载力。但是为了使结构满足适用性、耐久性和安全性,只注意构件的承载力是不够的,很多情况下还需要控制结构的挠度,因此有必要对加固后构件的刚度进行研究;而且对持续荷载作用下进行加固后的承载力也需做进一步研究。 目前,国内外对钢筋混凝土构件采用纤维材料加固后变形计算的研究很少。但由于钢筋混凝土构件加固后,受拉主筋一般都进入屈服阶段,否则达不到加固效果;而经典钢筋混凝土理论和我国规范中的计算公式都是针对构件处于正常使用状态下的变形计算。因此目前用于计算钢筋混凝土受弯构件的变形计算公式已不再适用于加固后的构件变形计算。 另一方面,虽然国内外有大量对纤维材料加固钢筋混凝土梁后抗弯承载力的试验研究,但这些研究大多是对完好试件(极少部分是预裂梁)加固后进行研究,这与实际差别较大。因此进一步模拟实际结构的受力状况进行加固研究有重要的实际意义。 本文拟通过16根加固梁和两根对比梁模拟实际构件的加固及受力过程,对持续荷载作用下CFRP加固钢筋混凝土梁进行抗弯试验,目的就是为了研究外贴CFRP对梁的承载力和抗弯刚度的影响,为评价服役结构构件的承载力和挠度打下基础。 通过试验和理论研究得出了以下几方面结论: 1.通过试验结果分析发现,采用CFRP加固的钢筋混凝土梁的刚度较普通钢筋混凝土梁的刚度有明显提高,纤维布对承受以抗弯为主的构件具有增强刚度、控制挠度的作用;纤维加固时梁所承受的荷载大小,即加固时梁内已存在的弯曲裂缝的宽度对梁的屈服荷载及极限承载力影响不是很大,但对梁的刚度有较大影响,特别是对纵筋屈服后的刚度影响较大。 2.承受一定荷载作用且存在弯曲裂缝时而进行加固的构件的刚度比完好状态加固构件的刚度还要高; 3.加固梁在整个受力过程中梁的截面仍可认为平均应变保持平截面假定,按照平截面假定分析得到的截面弯矩曲率曲线与试验实测曲线基本吻合; 4.取混凝土的极限压应变0.007代替0.0033进行计算的结果能更准确地评 浙江大学硕士学位论文2004 摘要 价加固梁的抗弯承载力和CFRP应变; 5.在计算CFRP加固梁的抗弯承载力时,限制CFRP的应变在0.01以内的 措施是恰当的; 6.梁所承受的荷载的大小对加固后梁的抗弯承载力影响不大。 7.加固后构件的弯矩一曲率曲线三线性假设能够反映实际情况;根据推导 的挠度计算公式计算的挠度值与试验值相比吻合较好,因此可以作为FRP加固 钢筋混凝土受弯构件的挠度计算依据。 8.本文的试验和分析结论对相应规范的编制及工程应用具有较高的参考价 值。
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