复合砂浆钢筋网加固RC梁的性能试验及理论研究

论文摘要

高性能复合砂浆钢筋网（HPF）加固法是一种综合效益很好的加固方法,适用于对混凝土结构及砌体结构的加固补强。该加固方法充分利用复合砂浆优良的物理力学性能,并通过可靠的锚固粘结措施,使得加固层与原构件能整体受力,协同变形,极大的提高了原构件的工作性能。为了使该加固技术尽早应用于工程实践,湖南大学土木工程学院成立了专门的研究小组,对该加固方法进行了系统的研究,并先后承担了多项科研课题。本文对采用该方法加固的二次受力构件进行了试验及理论研究,对已有的研究成果进行补充和完善。本文首先通过5根足尺梁（1根对比梁和4根加固梁）的加载试验,研究不同加固配筋率的对加固梁极限承载力、变形性能、裂缝开展、破坏形态等的影响。在试验结果及理论分析的基础上,考虑加固钢筋及复合砂浆的滞后应变和加固梁侧面钢筋网对加固梁承载力的影响,提出加固钢筋界限配筋率的简化计算公式。利用有限元分析软件ANSYS对其中的三根试验梁（B1、B4、B4-A）进行非线性有限元分析,模拟试验加载过程,并将试验结果同有限元模型分析结果进行对比,以验证试验结果的可靠性。在论述复合砂浆钢筋网加固钢筋混凝土结构性能衰减原因的基础上,建立了加固构件时变可靠度计算模型,论述了Monte Carlo法计算时变失效概率的过程,并通过实例分析提出了加固构件使用寿命预测方法。最后提出了HPF法加固混凝土结构的施工工艺及施工质量控制方法,以工程实例简要说明了本文提出的加固钢筋界限配筋率计算公式的运用,以便于高性能复合砂浆钢筋网加固法在实际工程中的推广应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的背景
• 1.2 研究的现状
• 1.2.1 国内外钢丝（筋）网水泥砂浆加固的研究概况
• 1.2.2 高性能复合砂浆钢筋网加固法简介
• 1.2.3 高性能复合砂浆作为加固材料的已有研究成果
• 1.3 本文研究的意义和主要内容
• 第2章 试验研究与分析
• 2.1 材性试验
• 2.1.1 高性能复合砂浆的材料性能
• 2.1.2 混凝土的材料性能
• 2.1.3 钢筋的抗拉强度
• 2.2 试验方案
• 2.2.1 试验梁的设计与制作
• 2.2.2 加固方法
• 2.2.3 试验装置
• 2.2.4 测试装置与观测内容
• 2.2.5 加载方法
• 2.3 试验结果
• 2.4 试验结果分析
• 2.4.1 试验梁承载力比较分析
• 2.4.2 试验梁应变分析
• 2.4.3 试验梁挠度和变形性能分析
• 2.4.4 试验梁裂缝及破坏形态分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 RC梁加固钢筋的界限配筋率理论分析与计算
• 3.1 受弯构件采用体外配筋加固的破坏形态
• 3.2 基本假设
• 3.3 加固钢筋滞后应变的计算
• 3.4 加固钢筋界限配筋率的计算
• 3.4.1 按文献[41]计算加固钢筋滞后应变
• 3.4.2 按文献[42]计算加固钢筋滞后应变
• 3.5 本章小结
• 第4章 二次受力的加固RC梁非线性有限元分析
• 4.1 有限单元法及ANSYS简介
• 4.2 用ANSYS进行非线性有限元分析
• 4.2.1 基本假定
• 4.2.2 分析模型
• 4.2.3 计算结果对比与分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 复合砂浆钢筋网加固RC梁的时变可靠度分析
• 5.1 时变可靠度计算方法
• 5.1.1 结构时变可靠度
• 5.1.2 抗力衰减模型
• 5.1.3 时变可靠度分析
• 5.2 Monte Carlo模拟
• 5.2.1 自适应重要性抽样理论
• 5.2.2 分析随机变量
• 5.2.3 蒙特卡罗法时变可靠度计算过程
• 5.3 加固RC梁时变可靠度分析及使用寿命预测实例
• 5.4 本章小结
• 第6章 工程应用实例
• 6.1 工程实例
• 6.1.1 工程概况
• 6.1.2 加固方法的比较选择
• 6.1.3 加固设计计算
• 6.1.4 高性能复合砂浆钢筋网加固施工工艺
• 6.1.5 技术经济效果评定
• 6.2 质量检验方法及标准
• 6.2.1 老混凝土构件表面处理检验方法及标准
• 6.2.2 混凝土构件植入销钉检验方法及标准
• 6.2.3 钢筋网检验
• 6.2.4 界面剂检验方法及标准
• 6.2.5 复合砂浆检验方法及标准
• 6.3 本章小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文