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内嵌CFRP筋—预应力螺旋肋钢筋复合加固混凝土梁抗弯试验研究

作　者: 任振华
导　师: 曾宪桃；丁亚红
学　校: 河南理工大学
专　业: 工程力学
关键词: 内嵌 碳纤维筋 预应力 螺旋肋钢筋 抗弯 性能
分类号: TU378.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 34次
引　用: 2次
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内容摘要


既有建筑结构、桥梁结构的维修与加固是世界各国都普遍关注的重大科研课题。近年来,由于纤维增强复合材料(FRP)具有质量轻、耐腐蚀、强度高等优点,被广泛应用于混凝土结构维修加固工程中,但价格相对较昂贵。据国内资料显示,螺旋肋钢筋的强度高、延性好、锚固性能优良、价格低廉,是高效加固混凝土构件的理想材料。本文从介绍钢筋混凝土结构维修加固及科学研究现状出发,探讨了纤维增强复合材料及螺旋肋钢筋加固钢筋混凝土结构的技术优势和不足,对内嵌螺旋肋钢筋和CFRP筋加固混凝土梁的静载特性进行试验研究的基础上,提出了对螺旋肋钢筋施加预应力,将非预应力碳纤维筋和预应力螺旋肋钢筋一并嵌入到混凝土梁预先开好的槽道内,并对复合加固后混凝土梁进行静载特性研究。对内嵌螺旋肋钢筋加固混凝土梁进行静载特性的试验研究,采用了4根混凝土梁,其中一根为对比梁,另外3根用内嵌螺旋肋钢筋进行加固;对内嵌CFRP筋加固混凝土梁进行静载特性的试验研究,也采用了4根混凝土梁,其中1根为对比梁,另外3根用内嵌CFRP筋进行加固;对CFRP筋—预应力螺旋肋钢筋加固混凝土梁进行静载特性的试验研究,采用了7根混凝土梁,其中1根混凝土梁为对比梁,3根编号为BF2P1的混凝土梁,在每根梁上所开的槽道内,对称嵌入2根非预应力CFRP筋,中心线槽道内嵌入1根预应力螺旋肋钢筋,其预应力水平分别取其抗拉强度的30%、45%和60%;3根编号为BF1P2的混凝土梁,在中心线位置上嵌入1根非预应力CFRP筋,两边的槽道内嵌入2根预应力螺旋钢肋筋,其预应力水平分别取其抗拉强度的30%、45%和60%。研究表明:内嵌螺旋肋钢筋加固的混凝土梁能显著提高混凝土梁的抗弯能力和变形刚度,是一种非常有效的加固方法,依据嵌入加固材料螺旋肋钢筋的数量不同,其极限承载力的提高幅度达到20.91%～90.91%;同样,内嵌CFRP筋加固的混凝土梁也能显著改善混凝土梁的工作性能及极限承载能力,依据加固量的不同,加固后混凝土梁的极限承载能力提高幅度在70.91%～116.36%之间;而内嵌CFRP筋—预应力螺旋肋钢筋复合加固的混凝土梁,能显著提高混凝土梁的抗弯能力及弯曲刚度,与前二者相比更为有效,其极限承载能力提高幅度更大。在对内嵌CFRP筋—预应力螺旋肋钢筋加固混凝土梁试验研究基础上,结合现行规范及基本假设,对CFRP筋及预应力螺旋肋钢筋复合加固的混凝土梁不同的破坏模式进行了系统分析,并根据具体情况分析了螺旋肋钢筋施加预应力不同阶段的受力情况及预应力损失情况,导出了不同破坏模式下,加固混凝土梁极限承载力的理论计算公式。

全文目录


致谢  4-12
摘要  12-14
ABSTRACT  14-19
1 绪论  19-35
  1.1 研究背景及意义  19-20
  1.2 国内外研究动态  20-32
    1.2.1 FRP 片材加固技术  21-25
    1.2.2 嵌入式FRP（筋、板条）加固技术  25-32
  1.3 本文的研究工作  32-35
    1.3.1 研究目标  32-33
    1.3.2 研究内容  33
    1.3.3 研究特色  33-34
    1.3.4 取得的主要成果  34-35
2 内嵌螺旋肋钢筋加固混凝土梁抗弯试验研究  35-53
  2.1 材料特性  35-38
    2.1.1 结构胶粘剂  35-36
    2.1.2 螺旋肋钢筋的力学性能  36-37
    2.1.3 钢筋与混凝土  37-38
  2.2 内嵌螺旋肋钢筋加固混凝土梁抗弯试验  38-45
    2.2.1 试验目的  38
    2.2.2 试件设计  38-39
    2.2.3 试件制作  39-40
    2.2.4 加固方案的确定  40-41
    2.2.5 试验过程  41-45
  2.3 内嵌螺旋肋钢筋加固混凝土梁抗弯试验结果分析  45-52
    2.3.1 正截面承载力  46
    2.3.2 挠度变化分析  46-48
    2.3.3 荷载-应变(N-ε)曲线  48-49
    2.3.4 裂缝发展情况  49-52
  2.4 结论  52-53
3 内嵌碳纤维（CFRP）筋加固混凝土梁抗弯试验研究  53-65
  3.1 材料特性  53-54
    3.1.1 结构胶粘剂  53
    3.1.2 碳纤维筋的力学性能  53-54
  3.2 内嵌碳纤维加固混凝土梁抗弯试验  54-55
    3.2.1 试验目的  54
    3.2.2 加固方案的确定  54-55
    3.2.3 试验过程  55
  3.3 内嵌碳纤维筋加固混凝土梁抗弯试验结果分析  55-63
    3.3.1 正截面承载力  56-57
    3.3.2 挠度变化分析  57-59
    3.3.3 荷载-应变(N-ε)曲线  59-63
  3.4 结论  63-65
4 内嵌CFRP 筋-预应力螺旋肋钢筋复合加固混凝土梁抗弯试验研究  65-81
  4.1 内嵌CFRP 筋-预应力螺旋肋钢筋复合加固混凝土梁抗弯试验  65-68
    4.1.1 试验参数  65
    4.1.2 试验目的  65
    4.1.3 加固方案  65-67
    4.1.4 试验过程  67-68
  4.2 内嵌CFRP 筋—预应力螺旋肋钢筋复合加固混凝土梁抗弯试验结果分析  68-80
    4.2.1 正截面承载力  68-70
    4.2.2 挠度变化分析  70-72
    4.2.3 荷载-应变(N-ε)曲线  72-75
    4.2.4 裂缝发展情况  75-80
  4.3 结论  80-81
5 内嵌CFRP 筋-预应力螺旋肋钢筋复合加固混凝土梁破坏模式及承载力分析  81-106
  5.1 加固梁的破坏形态  81-83
  5.2 基本假定  83
  5.3 张拉控制应力及预应力损失  83-89
    5.3.1 张拉控制应力  83-84
    5.3.2 预应力损失计算  84-89
    5.3.3 张拉时的受力分析  89
  5.4 放张时的受力分析  89-91
  5.5 消压弯矩  91-92
  5.6 开裂弯矩  92
  5.7 屈服弯矩的计算  92-94
  5.8 极限承载力的计算  94-106
    5.8.1 界限情况  94-95
    5.8.2 内嵌CFRP 筋—预应力螺旋肋钢筋混凝土梁极限承载力分析  95-106
6 全文总结及有待进一步研究的问题  106-110
  6.1 全文基本结论  106-108
  6.2 有待进一步研究的问题  108-110
参考文献  110-115
附录  115-124
作者简历  124-125
学位论文数据集  125

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 预应力钢筋混凝土结构 > 梁
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