不同配筋率下CFRP加固再生混凝土梁抗彎性能研究.pdf

1、目前我國混凝土的用量不斷增長，在崇尚保護(hù)環(huán)境和科學(xué)發(fā)展的今天，過量開采天然骨料用于制備混凝土，將對環(huán)境造成不可彌補(bǔ)的破壞，因此對再生混凝土的研究應(yīng)用有著重要意義。由于再生混凝土的來源和制備工藝比較特殊，因此使其具有孔隙率、吸水率等較大，而強(qiáng)度、彈性模量等較低，抗?jié)B性、抗凍性、收縮、徐變等較差的特點(diǎn)，制約了再生混凝土的發(fā)展。本文將6根不同再生骨料取代率、不同受力主筋直徑的混凝土梁分成兩組，每組試驗(yàn)梁受力主筋直徑相同，并包含1根普通混凝土梁

2、、1根再生混凝土梁、1根CFRP布加固后的再生混凝土梁，研究其抗彎性能。并進(jìn)一步采用軟件進(jìn)行數(shù)值模擬分析。其中主要研究工作和成果如下：
　　1、對CFRP布材料性能和加固方法進(jìn)行研究，討論了混凝土、鋼筋、CFRP布本構(gòu)方程，并進(jìn)行CFRP布加固再生混凝土正截面破壞試驗(yàn)，考察CFRP布對再生混凝土梁的承載力、撓度、裂縫開展等內(nèi)容的影響程度。經(jīng)過碳纖維布加固后的試驗(yàn)梁，其抗彎承載力得到提高，并且延緩裂縫的出現(xiàn)。裂縫發(fā)展速度較緩慢，在極

3、限荷載的25％~85%左右剪彎段斜裂縫發(fā)展迅速。
　　2、CFRP布可以有效抑制混凝土梁表面的裂縫出現(xiàn)與開展，加固后的再生混凝土梁開裂后撓度以較慢的速度增長。隨著主筋直徑的增大，CFRP布與鋼筋共同承擔(dān)梁底部拉應(yīng)力的效果更好，CFRP布的利用率有所提高，梁體剛度損失減小。梁開裂后，彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力大部分由CFRP布來抵抗，受主筋直徑的影響較小。
　　3、利用有限元分析理論，針對試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立有限元數(shù)值分析模型，討論模擬再生混凝

4、土梁所用的有限元單元類型和破壞準(zhǔn)則，得到與試驗(yàn)結(jié)果較吻合的數(shù)值模型。對數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比對，驗(yàn)證數(shù)值分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，分別研究鋼筋、碳纖維布應(yīng)力應(yīng)變云圖，得到CFRP布加固再生混凝土梁各材料的整體受力狀態(tài)。
　　（1）在極限荷載的60%左右，鋼筋的應(yīng)變達(dá)到極限應(yīng)變，此時(shí)鋼筋屈服，此后拉應(yīng)力將全部由CFRP布承擔(dān)。
　?。?）碳纖維布加固后的試驗(yàn)梁，受拉鋼筋的應(yīng)變滯后于碳纖維布應(yīng)變，隨著配筋率的增加，滯后程度減弱。碳纖維

5、布在較大配筋率下更能發(fā)揮其抗拉性能，減小梁體剛度損失。
　?。?）混凝土開裂時(shí)刻的第一主應(yīng)力最大值發(fā)生在加載點(diǎn)對齊位置附近，混凝土梁破壞時(shí)刻的第一主應(yīng)力最大值發(fā)生在梁剪彎段中間位置。因此混凝土開裂過程表現(xiàn)為跨中裂痕首先發(fā)展，當(dāng)加載到極限荷載的1/4時(shí)，彎剪段裂痕迅速發(fā)展，最終因CFRP布斷裂而發(fā)生彎曲破壞。
　　4、對有限元模型的縱向受力鋼筋的參數(shù)進(jìn)行更改，得出不同配筋率的極限承載力。根據(jù) CFRP加固混凝土結(jié)構(gòu)受彎承載力計(jì)