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FRP-螺栓联合加固病害梁的力学性能试验研究

2020-12-16阅读(491)

FRP-螺栓联合加固病害梁的力学性能试验研究

论文摘要

由于纤维增强复合材料（Fiber reinforced polymer,简称FRP）具有高强、轻质、耐腐蚀及价格适中等优点,近年来,利用FRP对混凝土构件进行加固、改造和维修在工程实际中得到了广泛的认可。外贴FRP加固法（External bondedFRP）是目前使用最广泛、操作最为灵活、同时也是最易掌握的一种加固方法,但是这种加固法中FRP与混凝土梁的粘结强度较低,通常会造成FRP材料与混凝土界面的过早剥离而导致加固效果不佳。为了解决这个问题,国内外学者提出了许多不同的加固方法,如端部锚固法（Plate end bonded FRP）、机械锚固法（Mechanically Fastened FRP）、表面内嵌法（Near surface mounted）、纤维锚固法（Fiber anchor bonded FRP）等。这些方法在一定程度上能够提高FRP的粘结强度,但是并不能完全阻止界面的早期剥离、解决中部界面剥离及FRP板材的强度利用率问题,因此,还需要提出一种新的方法来解决这些问题。2008年,香港城市大学建筑系提出了一种结合FRP外贴法和机械锚固法的新的粘贴技术（Hybrid Bonding FRP,简称HB-FRP）,这种技术使用一种特别而又简单的钢扣件按一定间距安装于梁底来阻止FRP与梁底的分离。研究显示加固板界面粘结强度比传统的外贴FRP高7.5倍,表明此方法既简单又高效。不过对于HB-FRP体系的作用机理还需要更为全面的理解来建立设计模型和指导公式,相关成果能否直接应用于有一定程度病害的钢筋混凝土结构也有待于进一步研究,另外,还需要研制出一种更为安全、可靠、易安装且可以控制钢扣件施加力的锚固装置。基于此,本文对HB-FRP加固技术的锚固参数、粘结性能、抗弯性能及抗剪性能进行了试验研究,试验结果表明：HB-FRP体系与EB-FRP体系相比,可以更好的阻止FRP界面的早期剥离,提高FRP的利用率。前者的荷载、延性及FRP的利用率均有极大的提高。在试验数据分析的基础上,分析了HB-FRP体系的作用机理、破坏模式,给出了相应的设计指导公式。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景和意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 桥梁病害发生机理及加固技术研究现状
  • 1.2.2 FRP加固技术的研究现状
  • 1.2.3 FRP与构件的粘结机理的研究现状
  • 1.2.4 新型复合粘结技术的研究现状
  • 1.3 本文研究内容
  • 1.4 技术路线
  • 1.5 创新点
  • 第2章 FRP-螺栓联合加固技术锚固参数的试验研究
  • 2.1 前言
  • 2.2 螺栓锚固深度的试验研究
  • 2.2.1 试验材料
  • 2.2.2 试件制作
  • 2.2.3 试验设计
  • 2.2.4 试验结果及分析
  • 2.3 高强螺栓预紧力试验
  • 2.4 FRP-螺栓联合加固的螺栓锚固深度的计算
  • 2.5 锚固件尺寸的选择与材料要求
  • 2.6 本章小结
  • 第3章 FRP-螺栓联合加固技术加固RC梁的粘结性能研究
  • 3.1 前言
  • 3.2 试验概况
  • 3.2.1 试验材料的选择
  • 3.2.1.1 混凝土的配置
  • 3.2.1.2 钢筋的选用
  • 3.2.1.3 碳纤维布的选用
  • 3.2.1.4 CFRP加固结构胶粘剂的选用
  • 3.2.1.5 锚固件及粘结剂的选用
  • 3.2.2 试件设计
  • 3.2.3 试件的制作
  • 3.2.3.1 EB-FRP试验梁的制作
  • 3.2.3.2 HB-FRP试验梁的制作
  • 3.2.4 试验设计
  • 3.3 试验结果及分析
  • 3.3.1 荷载-跨中挠度曲线
  • 3.3.2 FRP的应变分析
  • 3.3.3 破坏形式
  • 3.4 中部裂缝引起的剥离强度计算公式
  • 3.4.1 HB-FRP加固技术的作用机理
  • 3.4.2 EB-FRP中部裂缝引起的剥离强度的计算公式
  • 3.4.3 HB-FRP中部裂缝引起的剥离强度的计算公式
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 FRP-螺栓联合加固RC预裂梁的抗弯性能试验研究
  • 4.1 前言
  • 4.2 试验概况
  • 4.2.1 试件设计
  • 4.2.2 试件制作
  • 4.2.3 试验设计
  • 4.2.4 测试仪器设备
  • 4.2.5 裂缝的描述记录
  • 4.2.6 开裂荷载的确定
  • 4.2.7 极限状态及极限荷载的确定
  • 4.3 试验过程及破坏模式
  • 4.3.1 试验梁的破坏过程
  • 4.3.1.1 BM1的破坏过程
  • 4.3.1.2 BM2的破坏过程
  • 4.3.1.3 BM3的破坏过程
  • 4.3.1.4 BM4的破坏过程
  • 4.3.1.5 BM5的破坏过程
  • 4.3.1.6 BM6的破坏过程
  • 4.3.1.7 BM7的破坏过程
  • 4.3.1.8 BM8的破坏过程
  • 4.3.1.9 BM9的破坏过程
  • 4.3.1.10 BM10的破坏过程
  • 4.3.1.11 BM11的破坏过程
  • 4.3.1.12 BM12的破坏过程
  • 4.3.2 试验梁的破坏模式
  • 4.4 试验结果及分析
  • 4.4.1 荷载-跨中挠度曲线
  • 4.4.2 FRP的应变分析
  • 4.5 HB-FRP法加固抗弯试件的承载力计算
  • 4.5.1 剪切破坏
  • 4.5.2 FRP拉断引起的破坏
  • 4.5.2.1 基本假定
  • 4.5.2.2 承载力的计算
  • 4.5.2.3 截面延性系数的计算
  • 4.6 HB-FRP体系的抗弯极限承载力计算
  • 4.7 本章小结
  • 第5章 FRP-螺栓联合加固技术加固预裂RC梁的抗剪性能研究
  • 5.1 前言
  • 5.2 试验概况
  • 5.2.1 试件设计
  • 5.2.2 试件制作
  • 5.2.3 试验设计
  • 5.3 试验过程及破坏模式
  • 5.3.1 试验梁的破坏过程
  • 5.3.1.1 BM1的破坏过程
  • 5.3.1.2 BM2的破坏过程
  • 5.3.1.3 BM3的破坏过程
  • 5.3.1.4 BM4的破坏过程
  • 5.3.1.5 BM5的破坏过程
  • 5.3.1.6 BM6的破坏过程
  • 5.3.1.7 BM7的破坏过程
  • 5.3.1.8 BM8的破坏过程
  • 5.3.1.9 BM9的破坏过程
  • 5.3.1.10 BM10的破坏过程
  • 5.3.1.11 BM11的破坏过程
  • 5.3.1.12 BM12的破坏过程
  • 5.3.1.13 BM13的破坏过程
  • 5.3.1.14 BM14的破坏过程
  • 5.3.1.15 BM15的破坏过程
  • 5.3.1.16 BM16的破坏过程
  • 5.3.2 试验梁的破坏模式分析
  • 5.4 试验结果及分析
  • 5.5 HB-FRP法加固抗剪试件的承载力计算
  • 5.5.1 FRP加固试件的工作原理
  • 5.5.2 FRP加固试件的抗剪作用
  • 5.6 本章小结
  • 第6章 结论与建议
  • 6.1 结论
  • 6.2 有待进一步研究的问题
  • 参考文献
  • 在读期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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