高性能复合砂浆钢筋（丝）网加固混凝土梁试验研究与理论分析

论文摘要

高性能复合砂浆钢筋(丝)网是以钢筋(丝)网作为增强材料,高性能水泥砂浆为基材组成的薄层结构。本文对采用这种新材料加固的钢筋混凝土梁进行了系统的试验研究和理论分析,研究的主要内容和成果如下:1.复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁抗弯试验研究:在63根梁的试验基础上,研究了复合砂浆钢筋(丝)网加固对混凝土梁抗弯性能的影响和作用。本文首次对二次受力(初始荷载不卸除)试件进行了加固试验研究,试验中测量了试件的极限荷载、混凝土应变、钢筋应变及钢筋网应变等,对比了加固与未加固构件的裂缝开展、跨中挠度以及极限荷载情况,并研究了用该方法加固的梁在各种受力情况下可能产生的破坏形式等。试验结果表明,高性能复合砂浆钢筋(丝)网薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,改善抗裂性能,增强构件的抗弯刚度。2.复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁抗弯性能理论分析:在试验研究的基础上,对采用复合砂浆钢筋(丝)网加固的一次受力和二次受力混凝土梁的抗弯性能进行了系统的理论分析。对二次受力试件的滞后应变进行了分析,在此基础上提出了二次受力受弯构件的界限加强率、极限荷载承载力以及挠度的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。通过对试验数据的统计,首次提出了计算承载力的侧面钢筋(丝)网有效作用高度和有效作用面积的算法,并在刚度计算中首次提出了复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁考虑二次受力的刚度影响系数的算法,简化了计算。以平截面假定和内力平衡为基础建立了力学模型,对试件进行了全过程非线性分析,与试验结果进行了比较,通过比较发现该力学模型可以较好地对复合砂浆钢筋(丝)网加固的受弯构件的受力变形全过程进行模拟。根据弹性梁理论和部分组合截面假定,推导了采用高性能复合砂浆钢筋(丝)网加固的混凝土梁底部的粘结剪应力和正应力以及侧面的端部粘结剪应力的计算公式,提出了与粘贴滑移破坏相关的界限加固配筋率。3.复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁受弯疲劳试验研究与理论分析:在7根梁的试验基础上,研究了复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁受弯疲劳性能。本文首次进行了复合砂浆钢筋(丝)网加固的混凝土梁在200万次疲劳荷载作用下的试验研究,分析了其挠度、裂缝、承载力随疲劳荷载循环次数增加的变化规律。试验证明,加固后试件的疲劳刚度、抗裂性能都有不同程度的提高。所有的试件,无论是疲劳破坏还是疲劳后的静载破坏,都没有发生剥离等界面破坏,说明采取了可靠的施工措施后,高性能复合砂浆钢筋(丝)网可以运用

论文目录

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• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 结构加固的工程背景
• 1.2 常用的加固方法
• 1.2.1 加大截面加固法
• 1.2.2 外包钢加固法
• 1.2.3 预应力加固法
• 1.2.4 增设支点加固法
• 1.2.5 粘贴钢板加固法
• 1.2.6 粘贴碳纤维材料加固法
• 1.3 高性能复合砂浆钢筋（丝）网加固钢筋混凝土结构
• 1.3.1 复合砂浆钢筋（丝）网在土木工程中的应用
• 1.3.2 复合砂浆钢筋（丝）网加固混凝土结构技术的优点
• 1.3.3 复合砂浆钢筋（丝）网加固混凝土结构的发展和现状
• 1.3.4 对目前国内外研究的评述
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 材性研究
• 2.1 砂浆材性试验
• 2.1.1 原材料及配合比
• 2.1.2 复合砂浆的抗压及抗拉试验方案
• 2.1.3 粘结性能的弯拉及剪切试验方案
• 2.1.4 试验结果分析
• 2.1.5 粘结面粘结强度试验结果及界面剂作用机理分析
• 2.2 复合砂浆钢筋（丝）网材性试验
• 2.2.1 钢筋（丝）网材性试验
• 2.2.2 复合砂浆钢筋（丝）网拉伸材性试验
• 2.2.3 试验结果及分析
• 2.2.4 复合砂浆钢筋（丝）网抗压材性试验
• 2.3 本章小结
• 第3章 高性能复合砂浆钢筋（丝）网加固混凝土梁抗弯性能试验研究
• 3.1 抗弯加固一次受力试验研究
• 3.1.1 试验概况
• 3.1.2 试验结果
• 3.1.3 试验结果分析
• 3.2 抗弯加固二次受力试验研究
• 3.2.1 试验概况
• 3.2.2 试验结果
• 3.2.3 试验结果分析
• 3.3 抗弯加固一次受力界限破坏试验研究
• 3.3.1 试验概况
• 3.3.2 试验结果
• 3.3.3 试验结果分析
• 3.4 抗弯加固二次受力界限破坏试验研究
• 3.4.1 试验概况
• 3.4.2 试验结果
• 3.4.3 试验结果分析
• 3.5 足尺梁抗弯加固二次受力试验研究
• 3.5.1 试验概况
• 3.5.2 试验结果
• 3.5.3 试验结果分析
• 3.6 平截面变形假定的验证及应变分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 高性能复合砂浆钢筋（丝）网加固混凝土梁抗弯性能理论分析
• 4.1 承载力计算
• 4.1.1 一次受力承载力计算
• 4.1.2 滞后应变计算
• 4.1.3 二次受力承载力计算
• 4.2 刚度与挠度计算
• 4.2.1 加固试件刚度变化分析
• 4.2.2 加固试件截面刚度计算
• 4.3 试验值与理论值对比
• 4.4 全过程分析
• 4.4.1 分析模型
• 4.4.2 解析公式
• 4.4.3 理论分析与试验结果对比
• 4.5 界面研究
• 4.5.1 底面界面粘结应力的解析分析
• 4.5.2 侧面界面粘结应力的解析分析
• 4.5.3 算例演示
• 4.6 本章小结
• 第5章 高性能复合砂浆钢筋（丝）网加固混凝土梁疲劳性能试验研究与理论分析
• 5.1 疲劳性能试验研究
• 5.1.1 试验概况
• 5.1.2 试验结果
• 5.1.3 试验结果分析
• 5.2 疲劳性能理论分析
• 5.2.1 国内外疲劳问题研究现状
• 5.2.2 疲劳荷载作用下混凝土疲劳变形模量的分析
• 5.2.3 加固试件的疲劳刚度计算
• 5.2.4 正截面疲劳强度验算
• 5.3 本章小结
• 第6章 高性能复合砂浆钢筋（丝）网加固混凝土梁抗剪试验研究与理论分析
• 6.1 抗剪加固试验研究
• 6.1.1 约束梁抗剪加固
• 6.1.2 一点集中加载简支梁抗剪加固
• 6.1.3 两点集中加载简支梁抗剪加固
• 6.2 抗剪加固理论分析
• 6.2.1 钢筋混凝土受弯构件抗剪承载力计算模式
• 6.2.2 高性能复合砂浆钢筋（丝）网加固混凝土梁抗剪承载力计算
• 6.3 本章小结
• 第7章 施工工艺
• 7.1 影响新旧界面粘结强度的因素分析
• 7.2 施工工艺
• 7.2.1 构件表面处理
• 7.2.2 绑扎安装钢筋网
• 7.2.3 植入混凝土构件表面销钉
• 7.2.4 涂抹界面粘结剂
• 7.2.5 抹复合砂浆
• 7.2.6 养护
• 7.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间发表论文的目录
• 致谢