预应力CFRP筋加固混凝土梁抗弯性能试验研究

发布时间：2020-06-28 08:27

【摘要】：碳纤维复合材料,因其强度高、耐腐蚀的特性,在建筑加固领域得到了越来越广泛的应用。根据以往的文献资料可知:在使用普通碳纤维材料进行内嵌加固时,可以有效地提高构件的抗弯承载力,但对提高正常使用状态下的挠度和裂缝的作用有限,不能有效抑制裂缝的发展。在使用预应力碳纤维材料进行内嵌加固时,不仅可以有效地提高构件的抗弯承载力,而且对构件的抗裂性也有很大的提高,还可以充分利用碳纤维材料的高强性能这一特性。而在以往的加固方法中,大都在构件的两端进行锚固和张拉,但由于实际构件的两端往往存在着柱子或者梁,致使其在实际工程中的使用存在着很大的困难。本文所使用的加固方法可以更好的应用到实际工程中,弥补了实验室的单根梁的局限性。为了研究采用预应力CFRP筋加固后的混凝土梁的抗弯性能,本文一共制作了6根试验梁,包括1根对比梁,5根加固梁,并相应的开展以下工作:(1)使用本课题组自主研发的粘结式锚具与张拉锚固装置进行预应力CFRP筋加固,在完成加固后,对三根加固梁进行预应力损失监测,并对其进行预应力损失分析与计算,计算结果表明预应力总损失值与试验值吻合良好。(2)对构件进行静载试验,对试验过程中的预应力CFRP筋、受拉钢筋、混凝土的荷载-应变关系等相关数据进行记录分析,对试验梁的破坏形态以及裂缝和挠度的发展过程进行记录分析,得到试验梁的开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载等数据,并对比分析在不同的受拉钢筋配筋率和不同的预应力水平下试验梁的抗弯性能效果。结果表明:采用预应力CFRP筋加固后的混凝土梁其特征荷载得到了提高,裂缝的发展得到了抑制,试验梁的刚度得到了提高,挠度变形减小,为今后的预应力CFRP筋加固混凝土梁的实际工程提供参考。(3)在试验研究的基础上对加固梁进行了ABAQUS有限元软件模拟分析,分别对荷载-挠度曲线以及极限承载力的模拟值与试验值进行了对比,并对对比结果进行了分析。(4)在试验研究和有限元模拟分析的基础上,推导出了极限承载力计算公式,并对构件的极限承载力进行了计算,计算结果与试验结果吻合良好;采用《混凝土结构设计规范》中梁挠度计算公式计算试验梁的挠度,将理论值与试验值对比,误差均在15%以内。
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU375.1
【图文】：

2.1 预应力 CFRP 筋锚具本次试验所使用的锚具及张拉装置都是本课题组自行设计的，锚具的设计参数主要是极限锚固长度和内壁倾角，其中锚固长度分为 150mm、200mm、250mm，内壁倾角分为 2°、3°和 4°。我们对其进行了静载试验的研究，研究结果显示锚固长度和锚具内壁倾角都会对锚具的锚固性能产生一定的影响。其中根据试验数据分析可知：（1）当锚具内壁倾角一定时，极限破坏荷载随锚固长度的增长而增加；而极限粘结强度在锚固长度达到一定长度后，其值不会再增加，反而会减小；（2）当锚固长度一定时，极限破坏荷载和极限粘结强度随锚具内壁倾角的增大而增加，但较大的角度会使施工难度增加。本次加固所使用的锚具选用参数为内壁倾角为 3°，锚固长度为 200mm 的粘接式锚具，其设计图和实物图如下图 2-1 和 2-2 所示：

2.1 预应力 CFRP 筋锚具本次试验所使用的锚具及张拉装置都是本课题组自行设计的，锚具的设计参数主要是极限锚固长度和内壁倾角，其中锚固长度分为 150mm、200mm、250mm，内壁倾角分为 2°、3°和 4°。我们对其进行了静载试验的研究，研究结果显示锚固长度和锚具内壁倾角都会对锚具的锚固性能产生一定的影响。其中根据试验数据分析可知：（1）当锚具内壁倾角一定时，极限破坏荷载随锚固长度的增长而增加；而极限粘结强度在锚固长度达到一定长度后，其值不会再增加，反而会减小；（2）当锚固长度一定时，极限破坏荷载和极限粘结强度随锚具内壁倾角的增大而增加，但较大的角度会使施工难度增加。本次加固所使用的锚具选用参数为内壁倾角为 3°，锚固长度为 200mm 的粘接式锚具，其设计图和实物图如下图 2-1 和 2-2 所示：

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本文编号：2732795