碳纤维布加固钢筋混凝土受扭构件的试验研究

论文摘要

碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)加固修复混凝土结构技术是目前国内土木工程界正在推广的一种结构加固新技术。CFRP由于重量轻、强度高、易于施工、耐腐蚀等优点在国内外被广泛应用于土木工程加固中。具有不同受力形式的结构构件的加固性能及其设计计算方法亟待进行研究,但是受扭加固构件因其受力形式的复杂至今仍缺乏深入的研究。本文对CFRP加固的10个尺寸为150mm×240mm×1200mm的钢筋混凝土受扭构件和1个同规格的对比构件进行了抗扭试验研究。试验考虑了贴布量、贴布方式、贴布层数等变化因素,分析各工况下加固构件的破坏机理、破坏形态、加固构件的力学性能变化等,并提出了相应的实用计算公式。试验表明,经碳纤维加固的钢筋混凝土受扭构件的加固效果明显。碳纤维复合材料能有效提高钢筋混凝土受扭构件的抗扭承载力及刚度、减小裂缝宽度、延缓裂缝开展速度并提高开裂荷载值。在试验研究的基础上,以考虑混凝土软化的变角空间桁架理论为基础,提出了碳纤维条带加固钢筋混凝土受扭构件的计算方法。为了便于工程设计应用,在结合现行混凝土结构设计规范中的受扭构件承载力计算公式的基础上提出更适合实际应用的碳纤维加固钢筋混凝土受扭构件的计算公式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 碳纤维在土木工程加固中的研究及应用
• 1.2.1 碳纤维加固技术简介
• 1.2.2 碳纤维加固技术发展及应用
• 1.3 碳纤维布加固钢筋混凝土受扭构件的研究现状
• 1.4 本课题的研究内容及意义
• 1.5 小结
• 第二章 试验方案设计
• 2.1 引言
• 2.2 试件的设计及制作
• 2.3 加载设备及加载方式
• 2.4 碳纤维的加固方案
• 2.5 应变片的布置及编号
• 2.5.1 钢筋应变片的布置及编号
• 2.5.2 混凝土及碳纤维应变片的布置情况
• 2.6 试验过程
• 2.7 试验测试内容
• 2.8 材料性能
• 2.9 小结
• 第三章 试验结果与分析
• 3.1 试验现象
• 3.1.1 试件破坏过程
• 3.1.2 破坏形态与特征分析
• 3.1.3 破坏原因分析
• 3.1.4 试件裂缝的分布及开展情况
• 3.2 试验结果处理
• 3.2.1 试验数据处理
• 3.2.2 试件的承载力
• 3.3 试验结果分析
• 3.3.1 试件的扭转变形
• 3.3.2 试件的扭转刚度
• 3.3.3 试件的延性分析
• 3.3.4 应变分析
• 3.3.5 碳纤维布剥离
• 3.3.6 碳纤维布的破坏特点
• 3.3.7 影响碳纤维布加固效果的因素
• 3.4 小结
• 第四章 碳纤维布加固钢筋混凝土受扭构件的理论分析及设计计算
• 4.1 碳纤维布加固受扭构件的开裂扭矩
• 4.1.1 普通钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩的计算
• 4.1.2 碳纤维布加固钢筋混凝土受扭构件的开裂扭矩的计算
• 4.2 碳纤维布加固钢筋混凝土受扭构件的极限扭矩
• 4.2.1 碳纤维布加固钢筋混凝土纯扭构件的破坏形态及抗扭机理
• 4.2.2 材料的本构关系
• 4.2.3 碳纤维加固钢筋混凝土纯扭构件计算模式
• 4.2.4 碳纤维条带加固钢筋混凝土受扭构件的全过程分析
• 4.2.5 结合我国《混凝土结构设计规范》（G850010-2002）提出的碳纤维布加固钢筋混凝土受扭构件极限承载力的计算公式
• 4.2.6 碳纤维布加固受扭构件极限承载力的试验值与理论值的比较
• 4.3 碳纤维布加固量的适用范围
• 4.4 设计与施工建议
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本论文的结论
• 5.2 展望和建议
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间取得的科研成果
• 作者简介