钢筋网高性能水泥复合砂浆加固RC柱在静载与低周反复荷载作用下的性能研究

论文摘要

钢筋网高性能水泥复合砂浆(简称CMMR)薄层加固RC结构的方法在刚一提出就以其加固效果显著、施工质量容易保证、造价低廉、防火和耐高温、耐久和耐老化、与原构件混凝土良好的相容性和工作协调性、不明显加大构件截面与重量、环保等的总体优良特征而立即引起了结构加固领域人士的高度关注和浓厚兴趣，并迅速获得了“教育部高等学校博士学科点专项科研基金”、“湖南省自然科学基金”和“中国联合工程公司科研基金”等的课题立项和课题资助。本文正是围绕用该方法加固RC柱这样一个主题所展开的多方位研究。 研制的高性能水泥复合砂浆以其高强特性，良好的变形性、吸能性、阻裂性、因高密实性所具有的优良耐久性、对钢筋网和骨料良好的粘结性等满足了这种加固法对加固层基相的各项性能要求；研制的AB组份无机界面剂所具有的优异的粘结性能极大程度的保证了加固层砂浆与原构件混凝土的可靠粘结；两种材料的有机结合使用克服了Ferrocement加固法中普通水泥砂浆所显露出的种种弊端。研究发现综合指标占优势的电焊冷轧带肋钢筋网最适合用作加固层增强相。 通过对CMMR一次受力加固的轴压小柱和近似足尺偏压柱的单调加载试验研究和理论分析揭示了加固层对柱各项性能改善或增强的作用机理：轴压柱加固层中的复合砂浆及纵向网筋间接分担轴力、其横向网筋对柱混凝土提供有效约束；偏压柱加固层中受拉侧纵向网筋间接参与受拉、受压侧纵向网筋和砂浆间接参与受压、受压侧横向网筋对柱同侧混凝土提供有效约束。这一作用机理使加固柱的承载力、峰值应变与极限应变、延性都得到了显著提高，使加固柱的裂缝分布由原柱的疏而宽变得密而细，使加固柱的极限破坏形态由原柱的脆性破坏转变为延性破坏，使加固的轴压柱和偏压柱刚度有不同程度的提高。 研究开发的柱二次受力加固试验装置FBSH，其构思严谨，稳压效果好，测试精度高，量程范围大，操作方便、安全，易于控制。弥补了国内外关于这一试验方法和试验装置方面的严重不足。 通过对CMMR二次受力加固偏压柱试验研究和理论分析发现了原柱一次受力应力水平指标β与加固层应变滞后程度对加固柱主要性能指标的影响规律。β值越小，达到峰值点荷载时其加固层强度利用越充分因而使承载力提高幅度越大；在β不太大(约小于0.7)的前提下，由于加固层滞后的应变发展使二次受力加固柱比一次受力加固柱的延性改善更加明显；加固层开裂时间比一次受力加固柱的加固层开裂时间要晚。还发现了柱二次受力后该加固层与加大截面法中加固层应变发展规律的重要区别。

论文目录

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• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 建筑结构加固的工程背景
• 1.2 建筑结构加固的研究现状
• 1.2.1 非抗震加固方法的研究现状
• 1.2.2 抗震加固方法的研究现状
• 1.3 钢丝网水泥加固RC结构的优势
• 1.4 钢丝网水泥修复RC结构的研究发展和加固受弯构件的研究现状
• 1.4.1 钢丝网水泥用于RC结构修复的实践与研究
• 1.4.2 用钢丝网水泥片材加固RC梁的研究
• 1.4.3 用钢丝网水泥片材加固RC板的研究
• 1.5 钢丝网水泥加固RC受压构件和压弯构件的研究现状
• 1.5.1 用钢丝网水泥加固RC轴心受压柱的研究
• 1.5.2 用钢丝网水泥抗剪加固RC柱的研究
• 1.5.3 用钢丝网水泥加固RC柱的抗震性能与强度研究
• 1.6 问题的提出及课题来源
• 1.7 本论文的主要研究内容及主要研究思路
• 第2章 对加固层材料的研究
• 2.1 引言
• 2.2 适用于CMMR加固RC结构的高性能复合砂浆和界面剂的材性研究
• 2.2.1 试验设计
• 2.2.2 试验结果及分析
• 2.3 适用于CMMR加固RC结构所需钢筋网选型及其焊接工艺选择的研究
• 2.4 加固应用效果小结
• 第3章 加固RC圆柱和方柱的轴压性能研究
• 3.1 研究背景
• 3.2 加固轴心受压圆柱的试验研究与承载力计算方法及本构模型研究
• 3.2.1 试验设计
• 3.2.2 试验结果与分析
• 3.2.3 被加固圆柱工作机理及正载面承载力计算方法研究
• 3.2.4 CMMR约束混凝土圆柱的本构模型
• 3.3 加固轴心受压方柱的试验研究与承载力计算方法及本构模型研究
• 3.3.1 试验设计
• 3.3.2 试验结果与分析
• 3.3.3 被加固方柱工作机理及正截面承载力计算方法研究
• 3.3.4 CMMR约束混凝土方柱的本构模型
• 3.4 本章研究小节
• 第4章 一次受力与二次受力加固RC偏压柱的性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 一次受力加固RC偏心受压柱的性能研究
• 4.2.1 试验设计
• 4.2.2 试验结果与分析
• 4.2.3 一次受力加固偏压柱承载力计算方法及其M-N相关曲线研究
• 4.3 二次受加固偏心受压柱的性能研究
• 4.3.1 试验装置及试验方法的研究
• 4.3.2 试验结果与分析
• 4.3.3 二次受力加固柱承载力计算方法研究
• 4.4 本章研究小节
• 第5章 加固RC柱抗震性能的研究
• 5.1 概论
• 5.2 抗震加固RC柱的试验设计
• 5.2.1 试验目的及意义
• 5.2.2 试验模型柱的选定
• 5.2.3 基本试件与加固方案
• 5.2.4 加固施工方法及步骤
• 5.2.5 试验装置
• 5.2.6 量测内容及应变测点布置
• 5.2.7 试验步骤及加载制度
• 5.2.8 特征试验数据整理遵守的规定及试验柱破坏形态的判定标准
• 5.3 加固方柱的抗震性能研究
• 5.3.1 主要试验结果及破坏特征
• 5.3.2 骨架曲线及承载力、延性的提高机理分析
• 5.3.3 裂缝形态比较
• 5.3.4 滞回性能和耗能能力分析
• 5.3.5 强度（承载力）退化性能分析
• 5.3.6 刚度退化性能分析
• 5.3.7 加固层的受力性能分析
• 5.3.8 承载力计算公式及恢复力模型的研究
• 5.4 加固圆柱的抗震性能研究
• 5.4.1 主要试验结果及破坏特征
• 5.4.2 骨架曲线及承载力、延性的提高机理分析
• 5.4.3 滞回性能和耗能能力分析
• 5.4.4 强度（承载力）退化性能分析
• 5.4.5 刚度退化性能分析
• 5.4.6 加固层的受力性能分析
• 5.4.7 承载力计算公式及恢复力模型的研究
• 5.5 本章研究小节
• 第6章 工程实例
• 全文结论与创新点
• 参考文献
• 附录A 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢