預張拉碳纖維布加固鋼筋混凝土梁受彎性能研究.pdf

1、本文以預張拉碳纖維布加固后的鋼筋混凝土梁為研究對象，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)出一套預張拉碳纖維布加固梁的施工機具，提出了實用的張拉加固施工工藝。主要研究內(nèi)容如下： ⑴采用開發(fā)出的張拉裝置和施工工藝，對14根設(shè)計參數(shù)不同的梁實施了加固和靜力加載試驗。通過試驗全面認識了加固梁的破壞過程和機理，分析了預應(yīng)變、加固量和持荷等因素對構(gòu)件受彎性能的影響。預應(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度。試驗中預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；不同持荷水平對加固梁極限承載力并沒有影響，但對剛度有減小的作用。試驗中碳纖維布加固梁的裂縫間距比未加固梁要小，預壓區(qū)的存在使預張拉碳纖維布加固梁在相同荷載值下裂縫寬度比非預張拉碳纖維布加固梁小。試驗結(jié)果證實使

3、用預張拉加固工藝能有效提高碳纖維布強度利用率，增強構(gòu)件受力性能。另外試驗中發(fā)現(xiàn)，有強錨固的預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以試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)預張拉碳纖維布加固梁的受力特點，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)，對梁受力的全過程進行模擬，構(gòu)件的受力、變形和裂縫形態(tài)的計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。使用所建立的有限元方法，設(shè)計不同參數(shù)進行了數(shù)值模擬分析，了解了不同因素對構(gòu)

4、件受力性能的影響。其中受拉鋼筋配筋量、混凝土強度、碳纖維布預應(yīng)變和加固量的增加能顯著提高構(gòu)件承載力。計算中加固梁發(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，持荷水平增大到一定程度會顯著降低構(gòu)件承載力；配筋率、碳纖維布預應(yīng)變和加固量對構(gòu)件剛度均有明顯的增大作用，混凝土強度對構(gòu)件剛度影響不大，持荷水平對構(gòu)件剛度有減小的作用。有限元分析結(jié)果顯示采用預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在對預張拉碳纖維布加固梁的破壞模式進行全面的總結(jié)后，對加固梁的受力全過程進行了分析，考慮碳纖維布預應(yīng)變和構(gòu)件上持荷水平的作用，推導出加固梁的開裂、屈服和極限承載力計算公式；用大量試驗和有限元數(shù)據(jù)進行了驗證；與其他計算方法進行比較后顯示，所建立的方法計算過程簡單，計算結(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)計計算流程。 ⑷根據(jù)試驗現(xiàn)象對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，對處于正常