收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

FRP格栅增强ECC复合加固混凝土梁试验与计算方法研究

郑宇宙  
【摘要】:针对FRP(Fiber Reinforced Polymer,FRP)材料快速修复与加固钢筋混凝土结构存在的一些问题,提出了使用轻质、高强FRP格栅与高延性ECC(Engineered Cementitious Composite,ECC)相结合的复合加固技术,克服了 FRP材料加固技术中存在的环氧树脂胶易于老化,耐高温、耐火性差,以及在潮湿或冻融环境下界面耐久性弱等缺陷。为了明确FRP-ECC复合加固技术工程应用的可行性,本论文结合国家自然科学基金等项目的要求,重点进行了 FRP-ECC复合增强钢筋混凝土梁弯曲和剪切性能等方面的研究,主要开展了如下几个方面的研究工作:(1)开展了 42个FRP格栅增强ECC复合层试件的单轴拉伸试验,重点研究了FRP格栅增强率、ECC配合比、水泥基材料中PVA(Polyvinyl Alcohol,PVA)纤维类型以及施工方法等因素对FRP-ECC复合层轴向拉伸力学性能的影响。探讨了 FRP格栅与ECC间的粘结性能及FRP-ECC复合层试件的受力特征和破坏类型,明确了FRP-ECC复合层的开裂模式和裂缝扩展方式。(2)在FRP格栅增强ECC复合试件轴向拉伸试验研究的基础上,结合已有的研究成果,提出了 FRP-ECC复合层轴向拉伸应力-应变本构关系模型及强度模型。与现有的试验数据比较分析表明,本文建立的预测模型与试验曲线走势一致,在开裂点和极限点的预测值与试验值吻合较好,数据离散性较小,可以有效地预测FRP-ECC复合层的轴向受拉应力-应变关系及极限抗拉强度。(3)进行了11根玄武岩FRP网格增强ECC复合加固钢筋混凝土梁的弯曲性能试验,重点研究了 FRP网格类型、FRP网格增强率、FRP-ECC复合层粘结长度、ECC中PVA纤维掺量、不同加固方法和施工工艺等因素对试验梁弯曲性能的影响。试验结果表明,加固梁主要发生受压区混凝土被压碎破坏、加固层中BFRP网格断裂破坏和FRP-ECC加固层端部剥离破坏三破坏模式。与普通混凝土对比梁相比,加固试验梁的开裂、屈服和极限荷载提高幅度分别为32%~97%、10%~40%和2%~33%。(4)在FRP-ECC复合增强钢筋混凝土梁试验研究的基础上,结合现有规范的要求,建立了 FRP-ECC复合增强钢筋混凝土梁抗弯承载力和挠度理论计算模型。与现有试验数据比较分析表明,本文建立的理论模型与试验值吻合较好,数据离散型较低,可以有效的预测FRP-ECC复合增强混凝土梁的弯曲承载力和挠度变形。(5)利用大型通用有限元分析软件ABAQUS/Standard,对FRP-ECC复合增强钢筋混凝土梁抗弯性能进行数值模拟,研究了 FRP网格类型及增强率、不同加固方法等因素的影响,分析了 FRP-ECC复合层与混凝土间的界面粘结性能。研究结果表明,有限元分析结果与试验结果吻合较好,计算精度较高,离散型较小,可以用来预测FRP-ECC 合增强钢筋混凝土梁的弯曲承载力。(6)进行了 10根玄武岩FRP网格增强ECC复合加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究,将FRP加固方法、FRP格栅增强率、剪跨比、ECC中纤维类型及掺量等因素作为试验变量,重点分析了各变量对FRP-ECC复合增强混凝土梁力学性能和破坏机理的影响。试验结果表明,加固梁的破坏模式为剪压破坏和受压区混凝土被压碎破坏,FRP-ECC复合层与混凝土间粘结良好,可以有效抑制混凝土斜裂缝的形成。与普通混凝土对比梁相比,加固试验梁抗剪承载力的提高幅度可达59%。(7)在FRP-ECC复合增强钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究的基础上,结合已有的研究成果和规范的要求,提出了 FRP-ECC复合增强混凝土梁抗剪承载力设计计算方法,并与试验结果进行了对比分析。数据分析表明,本文建立的抗剪承载力理论模型的计算值与试验值吻合较好,数据离散型较小,计算精度较高,可以有效地预测FRP-ECC复合增强混凝土梁的抗剪承载力。(8)利用大型通用有限元分析软件ABAQUS/Standard,对FRP-ECC复合增强钢筋混凝土梁抗剪性能进行数值模拟,并对影响加固梁抗剪承载力的剪跨比、FRP网格类型及增强率、不同加固方法、ECC施工工艺及ECC中纤维掺量等因素进行了研究,分析了 FRP-ECC复合层与混凝土间的界面粘结性能。数值分析结果表明,有限元分析结果与试验值吻合较好,计算精度较高,数据离散型较小,可以用来预测FRP-ECC复合增强钢筋混凝土梁的受力性能。


知网文化
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978