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内嵌FRP筋材加固混凝土连续梁抗弯性能研究

作　者: 郝永超
导　师: 段敬民；丁亚红
学　校: 河南理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 混凝土连续梁 FRP筋材 粘结长度 内嵌法 二次受力 抗弯性能
分类号: TU375.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 96次
引　用: 1次
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内容摘要


混凝土结构加固技术一直是国内外土木工程领域研究的热点。纤维增强聚合物(FRP)材料因具有轻质、高强的特性而备受土木界的关注。本文对内嵌FRP筋材加固钢筋混凝土连续梁的抗弯性能进行了试验研究和理论分析。主要研究内容及结论如下:1.对纤维增强复合材料加固混凝土结构的相关研究成果进行了较为系统地介绍,评述了纤维复合材料的研究现状与发展水平,分析了已有研究工作的局限性及优缺点。2.结合改进的Bertero-Popov-Eligehausen (BPE)模型,推导了内嵌FRP筋材的粘结长度计算公式,计算了最小粘结长度。本试验内嵌的FRP筋材的长度均大于计算长度,符合要求。3.对4根内嵌FRP筋材加固钢筋混凝土连续梁的抗弯性能进行了试验研究。重点研究了加固梁的承载力、跨中挠度以及裂缝情况等。试验结果表明:内嵌FRP筋材对加固梁的开裂荷载、屈服荷载影响不大,对极限荷载提高较多;加固梁具有良好的变形能力,抗弯变形能力较高,表现出良好的延性。内嵌FRP加固钢筋混凝土梁,其裂缝的开展受到FRP筋的约束限制,受力性能得到改善,主要体现在裂缝间距、宽度、高度均减小,数量增多。4.对在初始荷载持续作用下的内嵌混合FRP筋材加固混凝土连续梁进行了二次受力的试验研究。试验结果表明:与无初始荷载持续作用下的内嵌混合FRP筋材加固混凝土连续梁相比,由于初始荷载作用下,支座负弯矩区FRP筋材的应变较小,发生了应变滞后现象。5.在内嵌FRP筋材加固钢筋混凝土连续梁试验基础上,结合现行规范中的基本假定,推导了加固梁的短期刚度计算方法,加固梁的抗弯承载力理论计算公式以及在正常使用状态下混凝土梁挠度的计算方法,并与试验结果进行了对比分析。对加固梁的内力重分布进行了初步分析,加固梁的内力重分布发生的不充分,这是由于内嵌FRP筋材加固钢筋混凝土连续梁后其截面的延性降低所致。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-21
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 纤维复合材料的特点及研究现状  12-18
    1.2.1 纤维材料的特点  12-13
    1.2.2 外贴纤维片材加固技术研究  13
    1.2.3 内嵌纤维板条或筋材加固混凝土简支梁研究现状  13-16
    1.2.4 FRP 材料加固钢筋混凝土连续梁的研究现状  16-18
  1.3 本文研究的意义和目的  18
  1.4 本文研究内容  18-21
2 内嵌FRP 筋材加固混凝土连续梁材料力学性能及试验方案  21-33
  2.1 材料的力学性能  21-25
    2.1.1 混凝土与钢筋的力学性能  21-22
    2.1.2 结构加固胶粘剂的力学性能  22
    2.1.3 加固筋材的力学性能  22
    2.1.4 加固筋材粘结长度的计算  22-25
  2.2 试验梁的设计与制作  25-26
    2.2.1 试验梁的设计  25-26
    2.2.2 试验梁的制作  26
  2.3 加固方案的设计  26-30
    2.3.1 加固方案的确定  26-28
    2.3.2 加载流程及试验装置  28-29
    2.3.3 试验测点布置及量测内容  29-30
  2.4 内嵌FRP 筋材加固钢筋混凝土连续梁施工流程  30-32
  2.5 本章小结  32-33
3 内嵌FRP 筋材加固混凝土连续梁抗弯性能试验结果分析  33-49
  3.1 承载力分析  33-35
  3.2 加固梁截面应变分析  35-36
  3.3 加固梁跨中挠度分析  36-38
  3.4 筋材应变分析  38-42
    3.4.1 加固梁FRP 筋材的应变分析  38-39
    3.4.2 加固梁受拉钢筋的应变分析  39-41
    3.4.3 钢筋与FRP 筋应变对比分析  41-42
  3.5 裂缝发展特点及破坏形态  42-46
    3.5.1 裂缝发展特点  42-45
    3.5.2 破坏形态  45-46
  3.6 延性分析  46-47
  3.7 本章小结  47-49
4 内嵌FRP 筋材加固混凝土连续梁抗弯性能理论分析  49-65
  4.1 基本假定  49-51
  4.2 加固梁刚度计算  51-55
    4.2.1 混凝土开裂前刚度计算  52-53
    4.2.2 混凝土开裂后刚度计算  53-55
  4.3 加固梁抗弯承载力计算  55-60
    4.3.1 加固梁开裂弯矩计算  55-56
    4.3.2 加固梁屈服弯矩计算  56-57
    4.3.3 加固梁极限弯矩计算  57-58
    4.3.4 二次受力加固梁极限弯矩计算  58-60
  4.4 承载力理论值和试验值比较  60
  4.5 挠度计算  60-62
  4.6 连续梁的内力重分布  62-63
  4.7 本章小结  63-65
5 结论与展望  65-67
  5.1 主要研究结论  65-66
  5.2 展望  66-67
参考文献  67-73
附录  73-75
作者简历  75-77
学位论文数据集  77

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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 > 钢筋混凝土结构 > 梁
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