高强钢带加固钢筋混凝土结构受力性能与设计方法研究
发布时间：2022-01-22 01:07
混凝土构件的主动横向约束能有效提高混凝土的极限抗压强度和极限变形能力,进而可以大幅度改善混凝土构件的承载力及变形性能。基于此,本文提出了高强钢带加固混凝土技术,并对高强钢带加固混凝土技术进行了较为系统的试验研究,完成了一系列梁、柱和节点等试件的试验研究和理论分析,主要研究内容及成果如下:（1）通过高强钢带加固54个混凝土圆柱、方柱试件轴压性能试验,研究了钢带间距、钢带层数对试件承载力及变形能力的影响。试验结果表明,采用高强钢带加固混凝土柱试件,不仅可以提高柱的轴压承载力,还能使加固柱具有良好的变形能力,可有效改善其轴压性能;在试验研究的基础上,分析了高强钢带加固混凝土轴压柱受力机理,提出了高强钢带加固混凝土圆柱极限强度模型和加固混凝土方柱的轴心受压承载力计算方法。（2）通过高强钢带加固10个钢筋混凝土短柱试件低周反复荷载试验,研究了钢带间距、钢带层数以及剪跨比对承载力和延性的影响规律。试验结果表明,加固后的试件裂缝开展变缓,在达到峰值荷载后,由于钢带的约束作用,混凝土剥落较少,荷载下降比较缓慢。加固试件承载力提高20%30%,延性系数提高30%8
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
钢板箍构造郭子雄[39]等人完成了9个采用PSJ加固RC短柱的抗剪性能试验
西安建筑科技大学博士学位论文5旋紧进而施加预应力，其装置如图1.2所示。通过对11个试件的轴压性能试验以及9个试件低周反复荷载试验，试验结果表明：加固试件的轴压承载力及极限压应变均比对比试件有大幅度提升；在大震作用下，加固后的试件表现出良好的抗震性能，在同条件下，随着剪跨比的减小，加固试件的延性变差，随着轴压比的增大，延性变差但耗能能力增强，当预应力钢管的间距增大时，其变形能力和耗能能力均变差。Gamble[43]等张拉钢条带对足尺圆柱进行加固，研究基底钢筋搭接区的性能，试验结果表明，采用横向预应力加固的试件，基础钢筋搭接区的性能得到了有效改善。图1.2钢管箍构造徐福泉[44-45]等提出了预应力包钢加固方法，该方法是通过外包钢上施加预应力，对试件产生约束，进而提高试件的承载力及变形能力。其施工工艺为，首先在外包钢上焊接张拉装置，然后进行包钢施工，最后将高强螺栓螺杆穿过张拉孔并通过扭矩扳手张紧到设计预拉力即可。通过对4个预应力包钢加固节点试验研究结果表明，高强螺栓的功能类似于箍筋，经加固后可以明显提高试件的抗裂能力及抗剪承载力，同时整体工作性能较好；其预应力损失主要发生在预应力施加后的1~2天内，最终损失量在10~110MPa；同时研究人员给出10.9级预应力高强螺栓加固试件的扭矩系数的取值。刘敏[46]等采用预应力包钢法对7根梁试件进行了加固试验，研究结果表明，加固后的试件其抗裂及抗剪承载能力均得到提高，同时改善了梁的变形能力，提高了梁的刚度。（2）预应力纤维片材加固技术周长东[47]等提出了预应力纤维布加固方法，该方法采用的是一种自锁式锚具施加预应力，锚具是由锚头、螺栓、螺母和高强纤维布组成，如图1.3a所示。锚头由两个夹片组成，合在一起组成外形为两端是长方体
西安建筑科技大学博士学位论文6方体上面布置有螺孔和安装孔，如图1.3b所示。锚具的安装分为两种方式，一种为锚头固定式，其安装方式是将裁剪好的纤维片材涂胶后放在锚头的两个夹片中间并用安装螺栓将夹片拧紧，然后将纤维片材绕锚头中间的圆柱体缠绕1~2圈，缠绕过程中片材和锚头之间涂胶并裹紧。另一种安装方式为锚头活动式，其安装方式是将纤维片材裹住锚头中间的圆柱体，其伸出的自由端搭接长度在15~20cm，然后将搭接部分刷胶并粘接。预应力施工步骤如下，首先根据设计的片材层数、尺寸以及锚具的安装形式制作好锚具并保证胶体固化，然后用扭矩扳手给螺母施加扭矩，片材中的应力逐渐增大达到设计要求后卸下扭矩扳手即可。锚头固定式锚具可以对碳纤维施加的预应力度可达20%左右，而锚头活动式锚具对碳纤维施加的预应力度可以超过30%。周长东等[48]完成了9根采用预应力纤维带加固圆柱的低周反复荷载试验，研究结果表明：预应力纤维条带可提供环向主动约束力，有效地延缓了加固试件混凝土裂缝的开展和发育，同时经加固后的试件其破坏形态也发生了变化，由剪切脆性破坏转变为延性较好的弯剪破坏和弯曲破坏；在同条件下，预应力度在0~0.2范围内时，加固试件的承载力、位移延性系数、耗能能力均高于未加固试件和非预应力纤维条带加固试件，其加固效果随着预应力度的增大而增大，预应力度为0.3时，加固效果不及预应力度为0.2的加固试件，建议预应力度控制在0.2左右；双层预应力纤维带加固试件的承载力并不比单层加固试件高多少，但其变形能力和耗能能力提升幅度较单层加固试件要大。周长东等[49]完成了7根不同高轴压比下的预应力碳纤维条带加固圆柱的低周反复荷载试验，结果表明，预应力度在0.10~0.25范围内变化时，对加固试件的承载力影响不大；在
【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力钢带加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究[J]. 杨勇,李辉,陈伟,王婷,刘如月,伊波松,马晨光. 工程力学. 2017(10)
[2]预应力钢套箍加固RC桥墩轴压性能试验研究[J]. 郭子雄,黄群贤,郝娟,陈建华,赖有泉. 中南大学学报(自然科学版). 2015(08)
[3]置换混凝土加固施工技术[J]. 谢洪阳,陈斌,王诗祥. 施工技术. 2015(16)
[4]预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究[J]. 杨勇,魏渊峰,赵勇,刘义,尹波松. 工业建筑. 2015(03)
[5]预应力钢带加固混凝土圆柱轴压试验研究及工程应用[J]. 杨勇,张涛,张雪昭,周铁钢. 工业建筑. 2015(03)
[6]预应力钢带加固技术在某商场增层工程中的应用[J]. 杨勇,陈大为,张波. 工业建筑. 2015(03)
[7]芦山7.0级地震芦阳镇的建筑物震害[J]. 闫培雷,孙柏涛,王明振. 土木工程学报. 2014(11)
[8]预应力钢绞线网加固混凝土圆柱的轴压性能[J]. 郭俊平,邓宗才,林劲松,卢海波. 工程力学. 2014(03)
[9]预应力钢绞线网加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 郭俊平,邓宗才,林劲松,卢海波. 建筑结构学报. 2014(02)
[10]钢筋混凝土框架中节点受剪承载力计算的修正软化拉压杆模型[J]. 邢国华,刘伯权,牛荻涛. 工程力学. 2013(08)
博士论文
[1]钢筋混凝土梁柱节点动态力学性能研究[D]. 范国玺.大连理工大学 2015
[2]高性能复合砂浆钢筋网加固RC梁的性能研究[D]. 卜良桃.湖南大学 2006
硕士论文
[1]体外预应力加固混凝土T梁及箱梁的试验研究[D]. 刘玲.北京交通大学 2016
[2]预应力钢带加固火灾后钢筋混凝土T形梁抗剪性能研究[D]. 王汉迎.西安建筑科技大学 2014
[3]预应力钢带加固高轴压比钢筋混凝土柱抗震性能研究[D]. 赵飞.西安建筑科技大学 2012
[4]预应力钢带加固混凝土梁抗剪性能试验研究与数值模拟[D]. 郭梁.西安建筑科技大学 2012
[5]预应力钢板箍加固RC桥墩抗震性能试验研究[D]. 洪艺超.华侨大学 2012
[6]闭合预应力钢丝绳加固RC梁抗剪性能试验研究[D]. 杨军民.华侨大学 2011
[7]FRP约束混凝土轴心受压性能的试验研究和理论分析[D]. 董磊.西安建筑科技大学 2007
[8]高强不锈钢绞线加固钢筋混凝土板的研究[D]. 周孙基.清华大学 2004
[9]外贴碳纤维（CFRP）加固梁斜截面受力性能的实验研究[D]. 郝震.东南大学 2004
本文编号：3601283
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
钢板箍构造郭子雄[39]等人完成了9个采用PSJ加固RC短柱的抗剪性能试验
西安建筑科技大学博士学位论文5旋紧进而施加预应力，其装置如图1.2所示。通过对11个试件的轴压性能试验以及9个试件低周反复荷载试验，试验结果表明：加固试件的轴压承载力及极限压应变均比对比试件有大幅度提升；在大震作用下，加固后的试件表现出良好的抗震性能，在同条件下，随着剪跨比的减小，加固试件的延性变差，随着轴压比的增大，延性变差但耗能能力增强，当预应力钢管的间距增大时，其变形能力和耗能能力均变差。Gamble[43]等张拉钢条带对足尺圆柱进行加固，研究基底钢筋搭接区的性能，试验结果表明，采用横向预应力加固的试件，基础钢筋搭接区的性能得到了有效改善。图1.2钢管箍构造徐福泉[44-45]等提出了预应力包钢加固方法，该方法是通过外包钢上施加预应力，对试件产生约束，进而提高试件的承载力及变形能力。其施工工艺为，首先在外包钢上焊接张拉装置，然后进行包钢施工，最后将高强螺栓螺杆穿过张拉孔并通过扭矩扳手张紧到设计预拉力即可。通过对4个预应力包钢加固节点试验研究结果表明，高强螺栓的功能类似于箍筋，经加固后可以明显提高试件的抗裂能力及抗剪承载力，同时整体工作性能较好；其预应力损失主要发生在预应力施加后的1~2天内，最终损失量在10~110MPa；同时研究人员给出10.9级预应力高强螺栓加固试件的扭矩系数的取值。刘敏[46]等采用预应力包钢法对7根梁试件进行了加固试验，研究结果表明，加固后的试件其抗裂及抗剪承载能力均得到提高，同时改善了梁的变形能力，提高了梁的刚度。（2）预应力纤维片材加固技术周长东[47]等提出了预应力纤维布加固方法，该方法采用的是一种自锁式锚具施加预应力，锚具是由锚头、螺栓、螺母和高强纤维布组成，如图1.3a所示。锚头由两个夹片组成，合在一起组成外形为两端是长方体
西安建筑科技大学博士学位论文6方体上面布置有螺孔和安装孔，如图1.3b所示。锚具的安装分为两种方式，一种为锚头固定式，其安装方式是将裁剪好的纤维片材涂胶后放在锚头的两个夹片中间并用安装螺栓将夹片拧紧，然后将纤维片材绕锚头中间的圆柱体缠绕1~2圈，缠绕过程中片材和锚头之间涂胶并裹紧。另一种安装方式为锚头活动式，其安装方式是将纤维片材裹住锚头中间的圆柱体，其伸出的自由端搭接长度在15~20cm，然后将搭接部分刷胶并粘接。预应力施工步骤如下，首先根据设计的片材层数、尺寸以及锚具的安装形式制作好锚具并保证胶体固化，然后用扭矩扳手给螺母施加扭矩，片材中的应力逐渐增大达到设计要求后卸下扭矩扳手即可。锚头固定式锚具可以对碳纤维施加的预应力度可达20%左右，而锚头活动式锚具对碳纤维施加的预应力度可以超过30%。周长东等[48]完成了9根采用预应力纤维带加固圆柱的低周反复荷载试验，研究结果表明：预应力纤维条带可提供环向主动约束力，有效地延缓了加固试件混凝土裂缝的开展和发育，同时经加固后的试件其破坏形态也发生了变化，由剪切脆性破坏转变为延性较好的弯剪破坏和弯曲破坏；在同条件下，预应力度在0~0.2范围内时，加固试件的承载力、位移延性系数、耗能能力均高于未加固试件和非预应力纤维条带加固试件，其加固效果随着预应力度的增大而增大，预应力度为0.3时，加固效果不及预应力度为0.2的加固试件，建议预应力度控制在0.2左右；双层预应力纤维带加固试件的承载力并不比单层加固试件高多少，但其变形能力和耗能能力提升幅度较单层加固试件要大。周长东等[49]完成了7根不同高轴压比下的预应力碳纤维条带加固圆柱的低周反复荷载试验，结果表明，预应力度在0.10~0.25范围内变化时，对加固试件的承载力影响不大；在
【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力钢带加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究[J]. 杨勇,李辉,陈伟,王婷,刘如月,伊波松,马晨光. 工程力学. 2017(10)
[2]预应力钢套箍加固RC桥墩轴压性能试验研究[J]. 郭子雄,黄群贤,郝娟,陈建华,赖有泉. 中南大学学报(自然科学版). 2015(08)
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[5]预应力钢带加固混凝土圆柱轴压试验研究及工程应用[J]. 杨勇,张涛,张雪昭,周铁钢. 工业建筑. 2015(03)
[6]预应力钢带加固技术在某商场增层工程中的应用[J]. 杨勇,陈大为,张波. 工业建筑. 2015(03)
[7]芦山7.0级地震芦阳镇的建筑物震害[J]. 闫培雷,孙柏涛,王明振. 土木工程学报. 2014(11)
[8]预应力钢绞线网加固混凝土圆柱的轴压性能[J]. 郭俊平,邓宗才,林劲松,卢海波. 工程力学. 2014(03)
[9]预应力钢绞线网加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究[J]. 郭俊平,邓宗才,林劲松,卢海波. 建筑结构学报. 2014(02)
[10]钢筋混凝土框架中节点受剪承载力计算的修正软化拉压杆模型[J]. 邢国华,刘伯权,牛荻涛. 工程力学. 2013(08)
博士论文
[1]钢筋混凝土梁柱节点动态力学性能研究[D]. 范国玺.大连理工大学 2015
[2]高性能复合砂浆钢筋网加固RC梁的性能研究[D]. 卜良桃.湖南大学 2006
硕士论文
[1]体外预应力加固混凝土T梁及箱梁的试验研究[D]. 刘玲.北京交通大学 2016
[2]预应力钢带加固火灾后钢筋混凝土T形梁抗剪性能研究[D]. 王汉迎.西安建筑科技大学 2014
[3]预应力钢带加固高轴压比钢筋混凝土柱抗震性能研究[D]. 赵飞.西安建筑科技大学 2012
[4]预应力钢带加固混凝土梁抗剪性能试验研究与数值模拟[D]. 郭梁.西安建筑科技大学 2012
[5]预应力钢板箍加固RC桥墩抗震性能试验研究[D]. 洪艺超.华侨大学 2012
[6]闭合预应力钢丝绳加固RC梁抗剪性能试验研究[D]. 杨军民.华侨大学 2011
[7]FRP约束混凝土轴心受压性能的试验研究和理论分析[D]. 董磊.西安建筑科技大学 2007
[8]高强不锈钢绞线加固钢筋混凝土板的研究[D]. 周孙基.清华大学 2004
[9]外贴碳纤维（CFRP）加固梁斜截面受力性能的实验研究[D]. 郝震.东南大学 2004
本文编号：3601283
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