预应力钢板箍加固RC短柱抗剪性能研究

论文摘要

预应力钢板箍加固作为一种新型的结构加固技术,可显著改善RC短柱的抗震性能,在既有建筑加固领域有着广泛的应用前景。本文以实现预应力箍板加固RC短柱的抗剪设计为目标,重点开展了三个方面的研究:（1）进行了9个配箍构造未满足规范要求的RC方形短柱加固试件的单调加载试验。（2）探讨了预应力箍板加固的受剪机理,分析了各主要参数对加固柱受剪承载力的影响。（3）分别采用简单叠加方法和“桁架-拱”方法推导预应力钢板箍加固RC短柱的受剪承载力计算公式。在抗剪试验研究的基础上,通过对试件破坏形态、应变发展规律和P-△曲线等的分析,重点研究了不同预应力度和箍板配置参数对箍板应变发挥和试件极限抗剪承载力的影响。试验表明,采用预应力钢板箍加固RC短柱可显著改善短柱的受力性能,可较大幅度的提高构件的抗剪承载能力,并能使出现剪切破坏的试件具有一定的延性。在对箍板加固受剪机理和加固柱受剪承载力分析的基础上,研究了预应力度和箍板配箍特征值对箍板受剪系数的影响。并基于叠加方法,提出箍板受剪系数和加固柱抗剪承载力的计算公式。计算结果和试验结果总体吻合良好。根据抗剪机理的“桁架—拱”模型,从传力机制方面揭示了箍板对构件的抗剪贡献类似于箍筋,其机理通过桁架机构来描述。通过对桁架机构和拱机构的分析,推导了综合考虑桁架机构和拱机构的抗剪承载力计算公式。计算结果和试验结果吻合良好。总结项目前期的研究成果,提出了预应力钢箍板加固钢筋混凝土短柱的构造、设计和施工方法,可为此项新型加固技术的工程应用提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和工程意义
• 1.2 预应力钢板箍加固钢筋混凝土短柱抗震性能概述
• 1.3 国内外对混凝土加固构件的抗剪性能研究
• 1.3.1 碳纤维布加固构件受剪研究
• 1.3.2 钢板箍加固受剪性能研究
• 1.4 拟开展的研究内容
• 第二章 预应力钢板箍加固 RC 短柱抗剪性能试验研究
• 2.1 试件设计和制作
• 2.1.1 试件尺寸和试验参数
• 2.1.2 材料力学性能
• 2.1.3 箍板布置与预应力控制
• 2.2 试验装置及量测方案
• 2.2.1 加载装置
• 2.2.2 加载制度
• 2.2.3 量测方案
• 2.3 试验过程及现象分析
• 2.3.1 试件破坏过程及特征
• 2.3.2 应变量测结果与分析
• 2.4 P-Δ曲线及其主要特性分析
• 2.4.1 P-Δ曲线
• 2.4.2 曲线特征点分析
• 2.5 小结
• 第三章 加固混凝土短柱抗剪机理与承载力计算方法
• 3.1 普通钢筋混凝土柱抗剪性能
• 3.2 预应力钢板箍加固钢筋混凝土短柱抗剪性能
• 3.2.1 加固柱抗剪机理
• 3.2.2 加固柱抗剪组成
• 3.3 叠加方法
• 3.3.1 计算表达式
• 3.3.2 预应力箍板强度发挥系数
• 3.3.3 预应力箍板强度发挥折减系数
• 3.3.4 预应力箍板受剪系数
• 3.3.5 预应力箍板约束对混凝土强度的影响
• 3.3.6 预应力箍板加固钢筋混凝土短柱受剪承载力计算
• 3.3.7 计算值与试验值比较
• 3.4 小结
• 第四章 基于“桁架－拱”模型的抗剪承载力分析
• 4.1 钢筋混凝土构件受剪模型
• 4.1.1 古典桁架模型
• 4.1.2 变角桁架模型
• 4.1.3 桁架＋拱模型
• 4.2 “桁架－拱”模型计算方法
• 4.2.1 拱机构
• 4.2.2 桁架机构
• 4.2.3 计算参数分析
• 4.2.4 计算值与试验值比较
• 4.2.5 不同计算方法对比
• 4.3 小结
• 第五章 设计与施工建议
• 5.1 钢板箍构造
• 5.1.1 设计规定
• 5.1.2 设计方法
• 5.1.3 钢板箍构造
• 5.2 施工要点
• 第六章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢