用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固组合梁试验研究

论文摘要

针对环氧类有机胶软化点多介于60℃~80℃,难以保证粘贴碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer,以下简称CFRP)加固混凝土结构的抗火要求问题,我所在的课题组成功研制出耐火极限不低于600℃的碱激发矿渣无机胶凝材料(以下简称碱矿渣胶凝材料);而且,该种碱矿渣胶凝材料的粘结性能不低于环氧类有机胶。因此,研究用该种碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固组合梁的受力性能具有一定的现实意义。现行的《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS146:2003)中对于试验梁的加固是针对未经历极限荷载的普通混凝土梁的情况,而本文中粘贴CFRP布加固的预应力混凝土梁,经历过极限荷载。而且,现行的加固规程和加固规范中均未给出本类加固梁的承载力、刚度和裂缝宽度的计算说明。因此,该规程和规范中的设计方法和计算公式的适用性有待进一步验证。针对上述问题,本文进行了4根用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固正截面破坏组合梁的试验。主要研究成果如下:(1)证明了用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固正截面破坏组合梁可以避免CFRP布与混凝土之间的剥离破坏,表明用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固组合梁是可行的。(2)对4根组合梁的试验表明,若构造措施可靠,可使破坏模式呈现受拉钢管先屈服,然后CFRP布被拉断和呈现受拉钢管先屈服,受压边缘混凝土达到极限压应变等两种理想破坏模式。(3)提出了用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固预应力混凝土组合梁承载力、刚度、裂缝宽度的计算方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.2 地聚物材料简介
• 1.2.1 国外研究及应用现状
• 1.2.2 国内研究及应用现状
• 1.3 地聚物材料的性能特点
• 1.4 用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固已破损梁存在的问题
• 1.5 本文开展的工作
• 第2章 用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固预应力组合梁设计
• 2.1 加固前梁的情况
• 2.1.1 原梁的基本情况
• 2.1.2 原梁的破坏情况
• 2.2 CFRP布的力学性能
• 2.3 碱矿渣胶凝材料的制备
• 2.3.1 碱矿渣胶凝材料的原材料及配方
• 2.3.2 碱矿渣胶凝材料的力学性能
• 2.4 修补梁体裂缝和受压区破损混凝土的缺陷
• 2.4.1 表层缺损的修补
• 2.4.2 裂缝的修补
• 2.5 粘贴工艺流程
• 2.6 本章小结
• 第3章 用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固预应力组合梁试验
• 3.1 试验方案
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 应变片的测点布置
• 3.1.3 加载机制
• 3.1.4 测试数据的获得
• 3.2 试验现象及数据
• 3.2.1 试验现象及破坏情况
• 3.2.2 试验梁的主要裂缝
• 3.2.3 控制截面应变分布
• 3.2.4 试验梁跨中挠度
• 3.2.5 有粘结预应力筋应力增量
• 3.3 试验梁正截面抗弯承载能力分析
• 3.3.1 破坏形态分析
• 3.3.2 材料性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于试验结果的设计方法分析
• 4.1 试验梁正截面极限承载力计算
• 4.1.1 基本假定
• 4.1.2 正截面极限承载力计算
• 4.1.3 t的计算
• 4.2 CFRP布加固预应力混凝土梁的抗弯刚度计算
• 4.2.1 基于试验结果的分析
• 4.2.2 刚度公式
• 4.3 试验梁裂缝宽度实用计算方法
• 4.3.1 裂缝间距计算
• 4.3.2 裂缝宽度计算
• 4.3.3 对比分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢