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钢板加固钢筋混凝土梁受力与破坏模式研究

作 者: 李岩岩
导 师: 郝圣旺
学 校: 燕山大学
专 业: 结构工程
关键词: 粘贴钢板 界面应力 锚栓 加固 RC梁 破坏
分类号: TU375.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 86次
引 用: 2次
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内容摘要


外贴钢板增强钢筋混凝土梁抗弯能力的加固方法,广泛应用于工程实际。其界面剥离破坏是制约其加固效果的一个关键问题。本文对粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的界面应力分布特征进行了分析,钢板端部的界面法向应力和剪切应力集中是界面破坏的一个重要根源。通过研究加载形式、钢板厚度、粘胶层厚度和钢板端部截面形状的不同,对粘贴钢板加固钢筋混凝土梁界面应力的影响,分析了改善界面应力分布的途径。结果表明,在一定范围内,钢板厚度的减小和粘胶层厚度的增大能够降低板端界面法向应力和剪切应力的集中,而当钢板的截面形状改为楔形时,界面法向应力和剪切应力减小到几乎为0。为了研究替代结构胶而用锚栓直接锚固钢板加固钢筋混凝土梁的加固效果。本文对这种加固方法的抗弯能力和破坏模式进行了试验研究。试验中,通过9根梁的四点弯加载,研究了锚栓锚固钢板加固钢筋混凝土梁这种加固方法钢板和钢筋混凝土梁联合工作的受力性能。对锚栓布置方式和钢板厚度不同时的加固钢筋混凝土梁的承载能力、加固效果、应力分布特征和最终破坏模式进行了分析。揭示了不同锚栓布置方式和钢板厚度情况下加固梁的破坏演化特征和承载能力改善情况。基于数值模拟研究,分析了锚栓锚固钢板加固钢筋混凝土梁的应力重分布特征、破坏模式及加固效果。研究了在锚栓的布置形式和钢板的厚度不同的情况下对钢筋混凝土梁加固的影响。结果表明,随着钢板厚度的增加,锚栓锚固钢板加固钢筋混凝土梁的承载力增大不明显。而锚栓布置形式的改变及个数的增加能明显增大加固钢筋混凝土梁的承载能力。随着锚栓个数的增加,分配到每个锚栓的应力减小,从而锚固钢板加固钢筋混凝土梁能够充分发挥钢板的延性,提高钢筋混凝土梁的承载力。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 外贴钢板加固方法的国内外研究现状  11-16
    1.2.1 国内外粘钢法的应用及研究现状  11-14
    1.2.2 粘钢法的剥离破坏界面应力研究  14-16
  1.3 锚固钢板法国内外相关研究现状  16-17
  1.4 本论文的研究目的、研究内容及技术路线  17-20
    1.4.1 研究目的  17-18
    1.4.2 研究内容  18-20
第2章 粘贴钢板加固钢筋混凝土梁界面应力分布特征  20-31
  2.1 界面应力的数值分析模型  20-22
    2.1.1 数值分析中基本假设  20
    2.1.2 有限元模型和材料参数  20-22
  2.2 界面应力的分布特征  22-24
  2.3 影响界面应力的因素  24-29
    2.3.1 加载形式的影响  24-25
    2.3.2 钢板厚度的影响  25-26
    2.3.3 粘胶层厚度的影响  26-27
    2.3.4 钢板截面形状影响  27-29
  2.4 本章小结  29-31
第3章 锚固钢板加固钢筋混凝土梁的数值分析模型  31-41
  3.1 ANSYS 有限元模型单元的选取  31-34
    3.1.1 混凝土单元的选取  31-32
    3.1.2 钢筋单元的选取  32
    3.1.3 钢板和锚栓单元  32
    3.1.4 接触单元  32-34
  3.2 加固材料的本构关系  34-36
    3.2.1 混凝土的本构关系  34-36
    3.2.2 钢筋、钢板和锚栓的本构关系  36
  3.3 加固梁的有限元模型  36-38
  3.4 模型单元划分  38-40
  3.5 本章小结  40-41
第4章 锚固钢板加固钢筋混凝土梁的受力分析  41-63
  4.1 有限元几何模型及单元参数  41-45
    4.1.1 几何模型及参数  41-42
    4.1.2 加固梁分组  42-45
  4.2 有限元结果分析  45-61
    4.2.1 对照梁B0  45-47
    4.2.2 加固梁B2  47-51
    4.2.3 加固梁B6  51-56
    4.2.4 钢板厚度的影响  56-59
    4.2.5 锚栓布置形式的影响  59-61
  4.3 本章小结  61-63
第5章 锚固钢板加固钢筋混凝土梁的试验研究  63-87
  5.1 试验方案  63-74
    5.1.1 试件材料  63-66
    5.1.2 加固梁锚栓布置原则  66
    5.1.3 试件模型及分组  66-70
    5.1.4 试件制作  70-72
    5.1.5 试验梁加荷方案  72-73
    5.1.6 试验梁量测仪表及布置  73-74
  5.2 试验结果与分析  74-82
    5.2.1 试验现象及梁破坏特征  74-75
    5.2.2 对照梁B0  75-77
    5.2.3 加固梁B1、B2、B3  77-78
    5.2.4 加固梁B4、B5、B6  78-79
    5.2.5 加固梁B7  79-80
    5.2.6 加固梁B8  80-81
    5.2.7 锚栓位置不同对梁加固的影响  81-82
  5.3 有限元结果和试验值对比  82-84
  5.4 锚栓钢板法加固与粘钢法加固的优缺点比较  84-85
    5.4.1 粘钢法的优缺点比较  84-85
    5.4.2 锚栓钢板法的优缺点比较  85
  5.5 本章小结  85-87
结论  87-89
参考文献  89-94
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  94-95
致谢  95-96
作者简介  96

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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 >
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