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铝合金加固钢筋混凝土梁破坏模式的理论与试验研究

作　者: 柳红滨
导　师: 许颖；朱继华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 土木工程
关键词: 铝合金 结构加固 钢筋混凝土梁 板端弯剪破坏
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着新思想、新材料的出现,工程加固技术也在不断推陈出新。结构用铝合金6061-T6的高强度、低弹性模量这一特点完全符合理想加固材料的要求。因此本课题尝试把铝合金应用到结构加固领域,并将其应用于加固钢筋混凝土梁。铝合金加固钢筋混凝土结构是加固工程和材料工程相结合的一项新技术,其加固效果和破坏模式如何都要通过试验来验证。为此本课题的试验设计了24根不同截面型式和粘结长度的梁(按照截面宽度和加劲肋高度不同共有6种不同的截面)和2根原梁。通过试验,总结破坏模式并分析破坏机理,并对其进行理论研究。由于采用了新材料和独特的加固截面,试验中除了出现了常见的剪切破坏,板端界面剥离破坏,主裂缝剥离破坏,中部裂缝剥离破坏,还出现了加固领域中新型的破坏模式——板端弯剪破坏,且该破坏模式有较好的延性。鉴于平板加固截面破坏模式较多,且没有规律,而板端弯剪破坏多出现在加劲截面,因而本文着重对板端弯剪破坏的破坏模式进行了理论的分析和研究。本文通过界面剪应力入手,通过分析认为板端钢筋是由于板端弯矩和板端裂缝间界面剪应力的作用下屈服,并据此建立了板端弯剪破坏的破坏准则和计算公式。通过理论值与试验值的比较,表明该理论公式具有一定的可靠性和实用性,因而该公式可以用来预测此类破坏模式的承载力。另据本文的理论可解决任一指定截面型式、任意指定的粘结长度的加固梁的抗弯承载力问题。试验结果表明:铝合金加固钢筋混凝土梁取得了良好的加固效果,并且加劲肋截面对于抑制剥离破坏的发生具有非常大的作用。本文对板端弯剪破坏及铝合金加固梁其承载力计算方法的研究可为工程实践提供参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-21
  1.1 课题背景  9-12
    1.1.1 课题来源  9
    1.1.2 结构加固的目的和意义  9-10
    1.1.3 钢筋混凝土结构常用的加固方法  10
    1.1.4 铝合金加固的特点  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-20
    1.2.1 加固方法的研究现状  12-14
    1.2.2 粘结材料的研究现状  14-16
    1.2.3 试验方法及破坏模式研究现状  16-20
  1.3 本文的主要研究内容  20-21
第2章 试验方案及目标  21-40
  2.1 引言  21
  2.2 材料试验  21-30
    2.2.1 结构胶的力学性能试验  21-29
    2.2.2 混凝土抗压强度试验  29-30
  2.3 加固梁试验  30-38
    2.3.1 试件梁的设计  30-33
    2.3.2 施工方法  33-35
    2.3.3 梁的加载装置及数据采集仪器  35-36
    2.3.4 试件梁实测材料参数  36-37
    2.3.5 试验方法  37-38
  2.4 本章小结  38-40
第3章 试验结果及现象分析  40-51
  3.1 引言  40
  3.2 试验结果及分析  40-46
    3.2.1 试件梁的结果统计  40-42
    3.2.2 试件梁数据分析  42-46
  3.3 破坏模式分析  46-49
    3.3.1 剪切破坏  47
    3.3.2 中部裂缝剥离破坏  47-48
    3.3.3 板端界面剥离破坏  48
    3.3.4 主裂缝剥离破坏  48
    3.3.5 板端弯剪破坏  48-49
  3.4 本章小结  49-51
第4章 板端弯剪破坏的理论研究  51-75
  4.1 引言  51
  4.2 截面惯性矩计算  51-55
    4.2.1 开裂前截面的惯性矩  51-53
    4.2.2 裂缝截面的惯性矩  53-54
    4.2.3 有效惯性矩  54-55
  4.3 界面应力计算  55-63
    4.3.1 界面应力的试验基础  55-57
    4.3.2 界面应力分析  57-63
  4.4 板端弯剪破坏计算  63-68
    4.4.1 板端弯矩引起的钢筋应力  63-64
    4.4.2 界面剪应力引起的钢筋应力  64-67
    4.4.3 屈服准则与屈服荷载  67-68
  4.5 理论公式检验  68-71
    4.5.1 计算实例  68-69
    4.5.2 理论公式计算结果与试验结果比较  69-71
  4.6 加固梁承载力分析  71-73
    4.6.1 剪切破坏  71-72
    4.6.2 弯曲破坏  72
    4.6.3 加固梁计算方法和流程  72-73
  4.7 本章小结  73-75
结论  75-76
参考文献  76-81
致谢  81

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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