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HFRP加固钢筋混凝土抗弯构件的试验研究与理论分析

郑国栋  
【摘要】: 粘贴纤维片材(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)加固钢筋混凝土结构是一种新型的加固方法,目前它作为改善钢筋混凝土结构在使用阶段性能或提高极限承载力的一种有效而简单的加固方法已逐渐被应用。该技术与其它加固技术相比具有施工简单快捷、不影响结构的正常使用、对建筑物的外观影响甚微等优点。由于碳纤维具有很高的强度,玻璃纤维具有很好的延性,有必要对这两种材料特性导致的受力性能变化进行研究和分析。 本文进行了27根钢筋混凝土适筋梁在不同类型纤维及不同纤维粘贴量条件下的试验。试验结果表明,加固纤维与原梁相结合形成组合构件,使纤维布与原梁一起参与受弯作用;同时,所粘纤维布包住受拉混凝土,改善了混凝土的抗拉性能,阻止或限值了混凝土中裂缝的发展。因此,纤维加固混凝土构件不仅提高了其抗弯承载力,而且提高了其刚度,减小了最大挠度,这对于增加原梁抵抗变形的能力、提高正常使用极限状态的承载能力具有十分重要的意义。加固梁在受弯破坏时是钢筋屈服后纤维材料断裂或钢筋屈服后受压混凝土被压碎。 通过对粘接纤维材料的梁的理论分析,文中给出了不同受力过程的强度和刚度公式。与规范公式不同,本文假定在混凝土抗弯过程中压区混凝土应力—应变关系符合Rusch曲线。与规范方法直接设压区混凝土受力为定值相比,该关系式更精确的描述了混凝土的实际受力状态,提高了计算精度。真对国内加固界对刚度计算方法相对不足的问题,本文给出了加固混凝土梁不同受力阶段的刚度计算方法,从而可以计算不同阶段的挠度,这对于实际加固计算具有重要意义。 本文还对二次受力碳纤维加固梁的受力性能进行了研究,提出了二次受力加固梁的受力特点,讨论了二次受力对加固梁极限承载能力的影响,为实际工程设计提供了有力的理论指导。实际计算证明,二次受力对于抗弯梁的极限弯矩提高幅度不大。


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