预应力碳纤维布与钢板复合加固砼梁的正截面受力性能研究

论文摘要

我国结构加固工作的重点主要是对新旧建筑物进行安全鉴定和加固,我国许多新旧建筑物都存在着安全问题,鉴定和加固建筑结构的工作越来越多。许多有安全问题结构物的解决方法之一,就是对结构物进行安全鉴定和加固,并且对结构物质量的检测和鉴定结果,也成为各级调解部门处理各种结构物质量纠纷的重要依据。近年来预应力CFRP加固混凝土结构技术以其特有的优势引起了土木建筑加固修复领域界的重视,许多高校、研究所、生产厂家等相关研究机构对这项技术进行了较多的研究,并取得了较多的成果。许多工程也开始把此项技术作为试点,并取得了令人满意的加固效果。因此预应力CFRP加固技术的前景非常乐观,在国内结构加固市场的潜力还是很大的。预应力碳纤维布加固技术以其特有的优点被广泛的应用在加固工程中。但如何在工程中有效的对碳纤维布施加预应力,成了急需解决的问题。国内很多研究单位做了大量的研究工作,取得了很多研究成果。目前国内大部分的锚具一般只适合实验室操作,不太适合具体工程应用。我们在查阅了大量资料的基础上,努力开发出一种有工程实用价值的锚具。经多次材料试验,我们成功开发出旋转式预应力锚具。碳纤维布加固技术一般常用碳纤维布通过构件表面涂抹粘结胶,从而使其与构件一起工作。有关研究显示,加固梁破坏时碳纤维布远未达到极限拉应变。如何更好的发挥碳纤维布的高强性能,成为研究人员关注的焦点。针对存在的问题,本文提出复合加固方法,即构件受拉区粘贴预应力CFRP,受压区粘贴钢板。本次试验受泰安市大学生科技创新行动计划项目支持。本次试验设计了5根混凝土梁,根据设计的加固方案,对各梁进行加固。通过观察各梁在加载过程中的变化,根据试验观测数据分析得出梁的受力性能。从试验结果看,复合加固后梁的极限承载力有了显著提高,裂缝开展较慢。最后根据前人的理论成果,结合试验数据,对试验梁进行了理论分析,得出符合试验的理论结果,经对比分析可知,理论和试验结果符合较好。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 工程加固的意义
• 1.2 碳纤维布材料概述
• 1.3 预应力碳纤维布加固法概述
• 1.4 粘钢加固法概述
• 1.5 国内预应力锚具及预应力损失研究现状
• 1.6 混凝土结构加固新技术国内外研究进展与现状
• 1.6.1 两种混凝土结构加固新技术国外研究进展与现状
• 1.6.2 两种新加固技术国内研究进展
• 1.7 本课题问题的提出
• 1.8 本课题的研究内容及意义
• 1.9 本文的创新之处
• 1.10 小结
• 2 预应力碳纤维布张拉与锚固一体化技术及装置研究
• 2.1 张拉与锚固一体化机具开发过程
• 2.2 新型张拉与锚固机具开发
• 2.2.1 新型机具尺寸
• 2.2.2 新型机具材料试验
• 2.3 小结
• 3 预应力碳纤维布与钢板复合加固梁的受弯性能试验研究
• 3.1 一次受力梁加固试验方案设计
• 3.1.1 实验目的
• 3.1.2 试验测试内容
• 3.1.3 试件设计
• 3.1.4 试件制作
• 3.1.5 试件加固
• 3.1.6 测点布置
• 3.1.7 加载设计
• 3.2 试验过程及施工工艺
• 3.2.1 混凝土梁浇筑
• 3.2.2 碳纤维布粘贴
• 3.2.3 钢板粘贴
• 3.2.4 碳纤维布施加预应力施工工艺
• 3.2.5 粘贴应变片
• 3.2.6 加载过程
• 3.3 试验现象及分析
• 3.3.1 梁破坏过程
• 3.3.2 梁破坏现象分析
• 3.3.3 梁正截面受弯承载力分析
• 3.3.4 试验梁的荷载－挠度曲线
• 3.3.5 试验梁的荷载－钢筋应变曲线
• 3.3.6 试验梁的荷载－碳纤维布应变曲线
• 3.3.7 试验梁的荷载－钢板应变曲线
• 3.3.8 试验梁裂缝开展情况
• 3.4 预应力碳纤维布加固已受损梁的破坏试验
• 3.5 小结
• 4 预应力碳纤维布与钢板复合加固梁受弯理论计算及分析
• 4.1 基本假定
• 4.2 复合加固混凝土梁破坏形式
• 4.3 碳纤维布利用程度计算
• 4.4 普通 CFRP 加固钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算
• 4.4.1 碳纤维布加固混凝土梁界限破坏形态承载力计算
• 4.4.2 碳纤维布加固混凝土梁加固量过大破坏形式的承载力计算
• 4.4.3 碳纤维布加固混凝土梁适筋破坏形态承载力计算
• 4.5 预应力 CFRP 与钢板复合加固梁受弯承载力的计算
• 4.5.1 界限破坏相对受压区高度
• 4.5.2 适筋破坏时承载力计算
• 4.6 承载力试验理论计算值对比
• 4.7 预应力碳纤维布与钢板复合加固梁刚度的计算
• 4.7.1 混凝土梁破坏过程中的刚度变化
• 4.7.2 预应力碳纤维布与钢板复合加固梁刚度及挠度计算
• 4.8 小结
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 6 参考文献
• 7 致谢
• 8 攻读硕士学位期间发表论文情况