預(yù)張拉碳纖維布加固鋼筋混凝土梁受彎性能研究.pdf

1、本文以預(yù)張拉碳纖維布加固后的鋼筋混凝土梁為研究對(duì)象，在全面總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)有張拉錨固技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出一套預(yù)張拉碳纖維布加固梁的施工機(jī)具，提出了實(shí)用的張拉加固施工工藝。主要研究?jī)?nèi)容如下： ⑴采用開發(fā)出的張拉裝置和施工工藝，對(duì)14根設(shè)計(jì)參數(shù)不同的梁實(shí)施了加固和靜力加載試驗(yàn)。通過試驗(yàn)全面認(rèn)識(shí)了加固梁的破壞過程和機(jī)理，分析了預(yù)應(yīng)變、加固量和持荷等因素對(duì)構(gòu)件受彎性能的影響。預(yù)應(yīng)變的增加使碳纖維布工作應(yīng)變大大提高，增大了碳纖維布與膠層粘結(jié)破

2、壞時(shí)的荷載值，提高了碳纖維布斷裂的極限應(yīng)變，充分利用了其受拉強(qiáng)度。試驗(yàn)中預(yù)張拉碳纖維布加固梁破壞形式均是受拉鋼筋屈服后，碳纖維布斷裂，梁頂混凝土未壓碎。在這一破壞模式下，隨著碳纖維布預(yù)應(yīng)變和加固量的增加，加固梁的承載力和剛度均增大；不同持荷水平對(duì)加固梁極限承載力并沒有影響，但對(duì)剛度有減小的作用。試驗(yàn)中碳纖維布加固梁的裂縫間距比未加固梁要小，預(yù)壓區(qū)的存在使預(yù)張拉碳纖維布加固梁在相同荷載值下裂縫寬度比非預(yù)張拉碳纖維布加固梁小。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)使

3、用預(yù)張拉加固工藝能有效提高碳纖維布強(qiáng)度利用率，增強(qiáng)構(gòu)件受力性能。另外試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，有強(qiáng)錨固的預(yù)拉碳纖維布能使梁剪壓區(qū)混凝土保持較大面積，顯著提高抗剪承載力。 ⑵以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)預(yù)張拉碳纖維布加固梁的受力特點(diǎn)，使用Diana軟件建立有限元模型，采用分階段分析和單元生死技術(shù)，對(duì)梁受力的全過程進(jìn)行模擬，構(gòu)件的受力、變形和裂縫形態(tài)的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。使用所建立的有限元方法，設(shè)計(jì)不同參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，了解了不同因素對(duì)構(gòu)

4、件受力性能的影響。其中受拉鋼筋配筋量、混凝土強(qiáng)度、碳纖維布預(yù)應(yīng)變和加固量的增加能顯著提高構(gòu)件承載力。計(jì)算中加固梁發(fā)生受拉鋼筋屈服后梁頂混凝土壓碎而碳纖維布未斷裂的破壞模式時(shí)，持荷水平增大到一定程度會(huì)顯著降低構(gòu)件承載力；配筋率、碳纖維布預(yù)應(yīng)變和加固量對(duì)構(gòu)件剛度均有明顯的增大作用，混凝土強(qiáng)度對(duì)構(gòu)件剛度影響不大，持荷水平對(duì)構(gòu)件剛度有減小的作用。有限元分析結(jié)果顯示采用預(yù)張拉碳纖維布加固梁，能消除碳纖維布應(yīng)變滯后現(xiàn)象，顯著改善持荷給構(gòu)件所帶來的不

5、利影響。 ⑶在對(duì)預(yù)張拉碳纖維布加固梁的破壞模式進(jìn)行全面的總結(jié)后，對(duì)加固梁的受力全過程進(jìn)行了分析，考慮碳纖維布預(yù)應(yīng)變和構(gòu)件上持荷水平的作用，推導(dǎo)出加固梁的開裂、屈服和極限承載力計(jì)算公式；用大量試驗(yàn)和有限元數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證；與其他計(jì)算方法進(jìn)行比較后顯示，所建立的方法計(jì)算過程簡(jiǎn)單，計(jì)算結(jié)果精度較好，偏于安全；隨后提出相應(yīng)的受彎承載力設(shè)計(jì)計(jì)算流程。 ⑷根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)加固梁的剛度和裂縫變化規(guī)律做出總結(jié)，采用普通混凝土理論，對(duì)處于正常