粘钢加固梁柱试验及非线性分析方法研究

【摘要】： 粘钢加固作为一种常用的加固方法在工程中已被广泛采用,研究粘钢加固中的深层次问题是本领域的热点课题。本文通过大量的试验研究和计算分析,针对粘钢加固柱灌浆材料、柱加固角钢的锚固长度以及粘钢加固梁的加固效果和受力性能等进行了深入的研究,取得了有重要价值的数据和结果,对于建立该类加固方法的设计规范及实施该类加固施工,具有重要参考价值。本文的主要研究工作及创新成果有: (1)成功研制了一组专用于湿式外包钢加固的无机灌浆料-复合灌浆料,该类材料包括三种类型(G型、M型、L型),它们分别用于外包钢加固中不同场合,其中G型料用于外包钢中的灌注,M型料用于外包钢中的表面处理、粘贴和密封,L型料用于连接在外包角钢的地下钢筋的锚固。通过试验证明它们的加固效果和施工方便程度与化学灌浆相比更好些,另外这些材料的价格比环氧树脂材料相对低的多,可以代替环氧树脂用于外包钢加固的灌浆。通过对各种灌浆料的比较,发现复合灌浆料综合性能更好。 (2)本文通过对五组十个构件的试验研究,给出了不同锚固浆料下锚固长度的取值。在灌浆料强度、施工便宜性、抗老化和经济性四个方面对各种灌浆料进行比较,发现复合L型锚固料综合性能更好一些,为此类加固方法的设计与施工提供了重要依据。 (3)试验结果分析表明,对于外包钢加固混凝土短柱,在高轴压比下,构件滞回曲线的骨架曲线下降段坡度较陡,构件的延性差。配箍率对滞回曲线有显著的影响,配箍率高的试件,其滞回曲线呈稳定丰满的梭形,循环次数多,强度衰减慢,变形能力大,使构件的抗震性能得到了显著的改善。 (4)通过试验研究和理论计算,给出了外包钢加固钢筋混凝土框架柱的恢复力模型,并计算了各种加固情况的抗震性能指标,计算结果表明复合灌浆料加固的钢筋混凝土框架柱的抗震性能较为理想,为外包钢加固钢筋混凝土框架柱的整体结构抗震性能和动力反映计算提供了基础资料和依据,为我国的抗震规范和组合结构规范提供了重要依据。 (5)目前在粘钢加固结构非线性分析领域所做的研究较少,所用分析模型多采用铁摩辛柯梁理论和分层有限元法,它们都没有考虑钢筋、混凝土和钢板彼此之间的滑移。本文尝试性的提出了一个新的方法,即采用分离式有限元模型,选取不同的单元类型来模拟混凝土和钢