玻璃纖維(GFRP)片材加固混凝土框架結(jié)構(gòu)的性能研究.pdf

1、新江大學(xué)申請(qǐng)博士學(xué)位論文玻璃纖維(GI璀P)片材加固混凝土框架結(jié)構(gòu)的性能研究歐陽煜20003摘要纖維增強(qiáng)塑料(FiberReinforcedPlastic，簡稱FRP)加固混凝土結(jié)構(gòu)，是近年來出現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)加固新方法。由于具有耐腐蝕、施工簡便快捷、幾乎不改交構(gòu)件原有的尺寸等特點(diǎn)，這一加固方法已得到廣泛的應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。／～／在前人研究的基礎(chǔ)上，通過大量的玻璃纖維(GFRP)片材加固鋼筋混凝土粱、鞋和節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究，探討了加固試

2、件的加固效果、破壞機(jī)理和理論分析方法。本文的研究得到福建省科委重點(diǎn)課題(編號(hào)：98Z35)、福建省建委課題(編號(hào)：JK9910)的大力資助。本文的主要內(nèi)容歸納如下：一、進(jìn)行了6根GFR_P片材抗彎加固混凝土粱的試驗(yàn)研究。本文提出加固梁截面彎矩和曲率的分析模型，計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。對(duì)GFRP片材厚度、剛度、強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和配筋率等設(shè)計(jì)變量進(jìn)行了參數(shù)分析，并對(duì)不同情況下的彎矩一曲率曲線進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，GFRP片材有效地提

3、高了梁的剛度和彎曲強(qiáng)度。該加固方法對(duì)于低配筋率混凝土梁特別有效。二、試驗(yàn)表明，抗彎加固梁可能在GFRP片材端部保護(hù)層混凝土發(fā)生局部破壞，這種破壞是由GFRP片材端部應(yīng)力集中引起的。本文在線彈性理論的基礎(chǔ)上，提出了采用GFRP片材抗彎加固混凝土梁在任意線性荷載作用下，片材端部錨固剪應(yīng)力和剝離正應(yīng)力的計(jì)算公式，本文公式計(jì)算結(jié)果和有限元分析結(jié)果及試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合。參數(shù)分析表明，錨固剪應(yīng)力和剝離正應(yīng)力不但和GFRP片材的厚度、彈性模量、片材長度

4、等因素有關(guān)，而且和粘膠層的厚度、彈性模量有關(guān)。本文公式可用于計(jì)算片材端部的最大錨固剪應(yīng)力和最大剝離正應(yīng)力，防止局部粘結(jié)破壞。三、進(jìn)行了15根C嗣寸片材抗剪加固混凝土梁的試驗(yàn)研究，探討了不同加固方式和剪跨比對(duì)抗剪承載力的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，GFRP片材的受力機(jī)理和箍筋相同，粱抗剪承載力取決于(嗣世片材的有效應(yīng)變。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出了GFRP片材有效應(yīng)變的計(jì)算公式，并依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范的計(jì)算模型，提出了GFRP片材加固梁抗剪承載力計(jì)算公式。四、進(jìn)行

5、了20根GFRP片材加固混凝土方柱的軸壓性能試驗(yàn)研究，探討了不同加固方式、加固率、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等因素對(duì)軸壓承載力的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，GFRP片材可以有效地提高混凝土方柱的強(qiáng)度和延性，GFRP片材的側(cè)限約束作用隨片材厚度的增加而降低。本文提出一個(gè)劃分柱截面有效約束區(qū)和非有效約束區(qū)的方法。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，提出了GFRP片材約束混凝土的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合。浙江大學(xué)申請(qǐng)博士學(xué)位論文玻璃纖維(GFRP)片材加固混凝土框架

6、結(jié)構(gòu)的性能研究歐陽煜20003ABSTRACTStrengtheningConcretestructurewi血FiberReinforeedPlastic(FRP)iSaNewSwacturalrepairmethodinrecentyeaLThiSmethodhasbeenfoundtobeeconomicalandefficienttOapplybecauseofitsresistancetoeleclrochemicaleros

7、ion，lowmanpowerdemandforapplicationandminimalchangesingeometricaldimensionsofthememberBasedonthepredecessors’WOrkmiSpaperinvestigatesstrengtheningeffect，failuremechanismandtheoryanalysisbylargequantifiesexperimentsofrein

8、forcedconcretebeams，columnsandbeamcolumnjointsstrengthened啊ththeGlassFiberReinforcedPlastic(GFRPlsheetThefinancialsupportisprovidedbytheFujianScienceCommittee(GrantNo98z35)andtheFujianConstructionCommittee(CrramNoJK一9910

9、、ThefollowingalesBruruari7eSofexperimentalstudyandtheoreticalanalysis：1SixreinforcedconcretebeamsexternallybondedbytheGFRPsheetaretestedforflexuralstrengtheningAnanalyticalmodelispresentedtopredictthestressesanddeformati

10、onsinconcretebearnsectionandtheresultsagreewellwiththeexperimentalresultsAparametricstudyiSconductedtoinvestigatet11eefrectsofdesignvariablessuchasthickness，stifineSSandstrengthoftheGFRPsheet，concretecompressivestrengtha

11、ndsteelreinforcementratio111emomentversLlscurvaturediagramsforvariouscombinationsofthesevariablesareplottedandcomparedTheresultsindicatethatbondingGFRPsheettoaconcretebeanlcanincreesethestiffaxessandflexuralslxengthofthe

12、beamnlemethodisparticularlyeffecliveforbeams、vitharelativelylowsteelreinforcementratio2ExperimentshaveindicatedlOCalfaihtreoftheconcretelayerbetweentheGFRPsheetandlongitudinalreinforcementinretrofittedbeamsTbjSmodeoffail

13、ureiScallsedbylocalstressconcentrationatthesheetendBasedonthelinearelastictheoryamethodhasbeendevelopedtocalculate也ebondingshearstressandthepeelingnormalstlessofareinforcementbeamwithastrengtheningsheetandloadedwithanarb

14、itrarylineardistributedloadTheresultsagreewellwi血the丘niteelementmethodandtheexperimentalresultsTheparametricstudyshowsthatthebondingshearslressandthepeelingnormalstressareinfluencednotonlybythethickness，theelasticmodulUS

15、andthelengthoftheGFRPsheet，butalsobythethicknessandtheelasticroodulUSoftheadhesivenliSmethodcanbeusedtocheckthemaximumbondingshearstressandthemaximumpeelingnormalstIeSSlittheendoftheGFRPsheetandtopreventthelocalbondingfa

16、ilure3FifteenreinforcedconcretebeamsexternallybondedbytheOFRPsheetaretestedforshearstrengtheningTestvariablesincludeGFRPstrengtheningmethodandshearspandepthratioTheexperimentresultsshowthatthecontributionofGFRPsheettoshe