嵌入式FRP筋加固混凝土T形梁抗弯承载力分析

论文摘要

本文对4根钢筋混凝土T形梁进行了试验研究,其中对3根加固T形梁均进行了预裂,这是为了更好的接近梁的正常使用状态。主要考察了影响加固性能的两个重要因素,即FRP筋的表面特征和FRP筋的材料种类。研究内容包括：破坏模式、承载力、刚度、变形、裂缝分布、FRP筋应变、钢筋应变、以及粘结剪应力-滑移关系等。由于加固筋的表面特征等因素的不同,使得加固梁产生了不同的破坏模式。本文根据不同的破坏模式,分别利用粘结—滑移关系和筋端裂缝间距的关系,得出不同的加固梁极限承载力计算方法。结果表明：采用光圆FRP筋作为加固材料时,加固梁发生的是筋与胶层界面的剥离破坏,采用带肋FRP筋时,加固梁发生的是界面剥离破坏和／或保护层整体剥落破坏。加固筋的表面特征是影响加固梁粘结性能和极限承载力的重要因素。嵌入光圆筋加固梁的承载力提高程度在47%～53%；嵌入带肋筋加固梁的承载力提高程度在90%左右。当混凝土强度在53.7MPa时,带肋筋的粘结强度是光圆筋的2倍,而GFRP筋的粘结强度是CFRP筋的3倍。加固梁的FRP筋发生滑移之前,FRP筋的表面特征对刚度的提高程度影响不明显。钢筋屈服后,嵌入GFRP筋加固梁的刚度提高程度约为44.4%；嵌入CFRP筋加固梁的刚度提高程度约为88.9%。利用FRP筋对钢筋混凝土适筋梁进行嵌入式加固时,可能会发生加固梁保护层处混凝土的剥离破坏。在设计中,采用现行粘结破坏模式下的加固梁极限承载力计算方法进行加固计算是偏于安全的。试验结果还表明,试验梁的分析可以采用平截面假定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 常用的结构加固技术
• 1.3 FRP加固技术
• 1.3.1 FRP的种类和特点
• 1.3.2 结构加固中的增强纤维材料
• 1.3.3 FRP布及FRP筋的应用
• 1.3.4 表层嵌贴FRP加固混凝土结构
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 加固梁的试验准备
• 2.1 试验目的
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 材料的物理力学性能
• 2.2.2 试验模型
• 2.3 试件制作和试验方法
• 2.3.1 试件制作
• 2.3.2 试验方法及加载装置
• 2.3.3 测量内容和测点布置
• 2.4 嵌入式FRP筋的加固方法
• 第3章 嵌入式FRP加固混凝土T形梁抗弯试验
• 3.1 试验现象
• 3.1.1 对比梁BC
• 3.1.2 加固梁T-G
• 3.1.3 加固梁T-C
• 3.1.4 加固梁T-LC
• 3.2 试验梁的本构关系曲线
• 3.3 混凝土、钢筋与FRP筋的变形曲线
• 3.4 刚度与延性分析
• 3.4.1 刚度分析
• 3.4.2 延性分析
• 3.5 破坏模式与极限抗弯承载力
• 第4章 嵌入式FPR加固梁粘结—滑移关系研究
• 4.1 局部粘结模型
• 4.1.1 粘结滑移性能
• 4.1.2 粘结剪应力与FRP筋纵向应变关系
• 4.1.3 粘结滑移与FRP筋纵向应变关系
• 4.2 局部粘结剪应力—滑移曲线
• 4.3 局部粘结剪应力—滑移曲线拟合
• 4.4 界面剥离破坏条件下试验梁的极限抗弯承载力
• 4.4.1 现有FRP加固梁承载力计算方法
• 4.4.2 本文提出的极限抗弯承载力计算方法
• 4.4.3 计算算例
• 第5章 嵌入式FRP加固梁保护层剥落现象研究
• 5.1 加固梁混凝土保护层剥落破坏的发生机理
• 5.2 极限抗弯承载力计算方法
• 5.3 承载力分析
• 5.3.1 界面剥离破坏加固梁的极限承载力
• 5.3.2 保护层整体剥落破坏加固梁的极限承载力
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢