FRP加固RC雙向板在靜載及化爆作用下的試驗研究與理論分析.pdf

1、已建房屋常因使用功能改變、荷載增加、錯誤的設(shè)計和低劣的施工、自然災(zāi)害的損傷、材料老化等原因需要進行加固修復(fù)。外貼纖維增強聚合物(FiberReinforcedPolymerFRP)加固混凝土結(jié)構(gòu)具有高強高效、施工方便快捷、耐腐蝕抗疲勞、不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸等優(yōu)點。因此，近十余年來，外貼FRP加固技術(shù)在國內(nèi)外加固改造工程中得到了廣泛應(yīng)用。但是，F(xiàn)RP加固混凝土結(jié)構(gòu)的剝離破壞機理、FRP加固RC雙向板在靜載及常規(guī)武器爆炸作用下的結(jié)構(gòu)性能等問

2、題還沒有得到很好的解決。本文采用試驗研究、數(shù)值模擬以及理論分析等手段，對FRP抗彎加固混凝土梁的粘結(jié)性能、FRP加固RC雙向板在靜載及常規(guī)武器爆炸作用下的受力性能進行了系統(tǒng)的研究，主要研究內(nèi)容和成果如下： 1、FPP抗彎加固混凝土梁粘結(jié)性能的研究 通過9個梁式模型的試驗，考察了混凝土強度、FRP粘結(jié)長度對粘結(jié)性能的影響，分析了FRP應(yīng)變、粘結(jié)應(yīng)力的發(fā)展及分布形狀，研究了粘結(jié)界面的破壞形態(tài)，驗證了有效粘結(jié)長度的存在，得到了

3、局部粘結(jié)應(yīng)力—滑移曲線，統(tǒng)計實測曲線得到了粘結(jié)應(yīng)力最大值及對應(yīng)的滑移、極限滑移量以及界面斷裂能的變化規(guī)律及影響因素；在對局部粘結(jié)應(yīng)力—滑移測試曲線回歸分析的基礎(chǔ)上，提出了幾種不同復(fù)雜程度的粘結(jié)應(yīng)力—滑移本構(gòu)模型；通過求解得到了粘結(jié)節(jié)點的彈性極限荷載計算公式，通過對試驗數(shù)據(jù)的回歸，修正了Chen-Teng極限承載力計算公式中的回歸系數(shù)來考慮彎曲效應(yīng)的影響。 2、FRP加固RC雙向板在靜載作用下的研究 通過6塊FRP加固RC

4、雙向板和3塊普通板的試驗，研究了FRP抗彎加固RC雙向板的破壞形態(tài)，分析了FRP加固對結(jié)構(gòu)的開裂、裂縫分布、剛度以及極限承載力的影響，考察了鋼筋、FRP應(yīng)變發(fā)展及分布規(guī)律；采用ANSYS8.1有限元程序?qū)庸贪宓氖芰θ^程進行了非線性分析，對荷載—撓度曲線、加固板的內(nèi)力分布、FRP應(yīng)變分布以及加固機理進行了深入的研究，分析了配筋率、FRP粘貼率以及FRP條帶凈間距對加固效果的影響，建議FRP條帶凈間距取2.5h；對FRP加固雙向板破壞前

5、各受力階段的撓度進行了計算，提出了正常使用階段，F(xiàn)RP加固板的撓度計算公式，在第二章研究的基礎(chǔ)上，通過對試驗數(shù)據(jù)的回歸，提出了雙向受力下，F(xiàn)PP剝離應(yīng)變計算公式，分析了普通板和FRP加固板板單元截面抵抗彎矩的區(qū)別，提出了FRP加固板板單元截面極限抵抗彎矩的計算公式，采用屈服線理論，建立了FRP加固板的極限承載力計算公式。 3、FRP加固RC雙向板在常規(guī)武器爆炸作用下的研究 通過集團裝藥隔土爆炸作用下4塊FRP加固板和1塊

6、普通板的試驗，考察了裂縫的產(chǎn)生、開展過程及分布形狀，分析了結(jié)構(gòu)的荷載、位移、加速度、鋼筋和混凝土以及FRP應(yīng)變響應(yīng)時程，研究了FRP加固板的破壞特征，研究結(jié)果表明，外貼FRP加固能有效改善結(jié)構(gòu)的抗爆性能；采用LS-DYNA3D動力有限元程序，對常規(guī)武器爆炸作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)進行了數(shù)值模擬，考察了結(jié)構(gòu)的爆炸荷載、塑性應(yīng)變、有效應(yīng)力的分布形態(tài)，將數(shù)值模擬得到的荷載、位移、加速度、鋼筋和FRP應(yīng)變響應(yīng)時程與試驗實測結(jié)果進行了對比；從材料本構(gòu)

7、關(guān)系出發(fā)，根據(jù)結(jié)構(gòu)各個階段的受力特征，建立了加固板的彎曲抗力模型；對TM5-855-1的地沖擊計算公式進行簡化，按介質(zhì)—結(jié)構(gòu)相互作用理論確定結(jié)構(gòu)的爆炸荷載，利用虛功原理建立了加固板的運動微分方程，進行了彈塑性體系的動力響應(yīng)分析，求解了理想彈塑性體系和剛塑性模型動力響應(yīng)的解析解，探討了介質(zhì)—結(jié)構(gòu)相互作用系數(shù)、綜合反射系數(shù)、荷載作用時間以及動效系數(shù)的計算公式。 4、外貼FRP條帶加固RC雙向板的設(shè)計計算方法 簡要論述了外貼F