用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固UPC连续梁试验研究

论文摘要

目前,CFRP加固修复混凝土结构技术使用的有机树脂胶耐温上限不足80℃,导致CFRP加固结构的抗火性能差。随着由哈尔滨工业大学预应力与防护结构研究中心研制成功的耐火极限达800℃且面内剪切强度与有机胶相当的碱矿渣胶凝材料的问世,探索用碱矿渣胶凝材料粘贴碳纤维布加固经历过承载能力极限状态的无粘结预应力混凝土连续梁的受力性能与设计方法,具有现实意义。现行的《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）中对于梁的加固均是用环氧树脂粘结剂粘贴CFRP布加固承载能力未经历过极限状态的普通混凝土梁,而本文中是采用耐高温的碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固已破损无粘结预应力混凝土连续梁,且原梁经历过承载能力极限状态,因此该规范中的施工工艺、设计方法和计算公式不再适用于该类情况了,而需要对这类情况进行专门的分析与研究。针对上述问题,本文进行了6根用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固的经历过承载能力极限状态无粘结预应力混凝土连续梁的试验与研究。由跨中和支座控制截面处的应变分布,证明了平截面假定仍然成立;由试验现象得出试验梁的两种破坏模式,即CFRP布被拉断和受压区边缘混凝土被压碎;在对梁材料的本构关系进行分析后,提出了在不同破坏模式下,正截面抗弯承载力的计算公式;并对该类梁的极限曲率、屈服曲率和截面屈服弯矩的计算公式进行了推导,对塑性铰区长度的计算方法进行了论述,在此基础上得到了这6根用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固的已经历过承载能力极限状态无粘结预应力混凝土连续梁的内力重分布规律,粗线条地给出了中支座弯矩调幅幅度与中支座塑性铰相对转动能力的关系曲线,得到了适用于塑性设计的弯矩调幅系数的计算公式。

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 国内外研究及应用现状
• 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 用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固经历过承载力极限状态的UPC连续梁存在的问题
• 1.4 本文开展的工作
• 第2章 用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP加固UPC连续梁设计
• 2.1 加固前梁的情况
• 2.1.1 原梁的配筋情况
• 2.1.2 预应力筋线形
• 2.1.3 原梁的各材料的力学指标
• 2.1.4 原梁破坏情况
• 2.2 CFRP布及粘结胶的力学性能
• 2.3 修补梁体裂缝和受压区破损混凝土的缺陷
• 2.4 粘贴CFRP布
• 2.4.1 粘贴宽度及长度
• 2.4.2 粘贴工艺流程
• 2.5 本章小结
• 第3章 用碱矿渣胶凝材料粘贴CFRP布加固UPC 连续梁试验
• 3.1 试验方案
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 CFRP布应变片的测点布置
• 3.1.3 钢筋应变片的测点布置
• 3.1.4 位移引伸计的布置
• 3.1.5 钢筒传感器制作与标定
• 3.1.6 连续梁的形成
• 3.1.7 加载机制
• 3.1.8 测试数据的获得
• 3.2 试验现象及数据
• 3.2.1 主要裂缝的开展情况
• 3.2.2 控制截面应变分布
• 3.2.3 试验梁跨中挠度
• 3.2.4 无粘结预应力筋应力增量
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于试验结果的设计方法分析
• 4.1 试验梁正截面抗弯承载能力分析
• 4.1.1 破坏形态分析
• 4.1.2 材料性能分析
• 4.1.3 试验梁正截面极限承载力计算
• 4.1.4 t的计算
• 4.2 试验梁的塑性铰及弯矩调幅系数分析
• 4.2.1 塑性铰区长度的确定
• 4.2.2 加固梁弯矩调幅系数分析
• y计算'>4.2.3 屈服曲率φ_y计算
• u的计算'>4.2.4 极限曲率φ_u的计算
• 4.2.5 无粘结筋应力增量
• 4.2.6 截面塑性转角与调幅系数的关系
• 4.3 设计建议
• 4.3.1 适用范围
• 4.3.2 材料本构关系及取值
• 4.3.3 注意事项
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢