本文關(guān)鍵詞：表面內(nèi)嵌FRP筋加固混凝土T形梁受彎性能研究　出處：《沈陽建筑大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：目前我國城市當(dāng)中混凝土危橋數(shù)量約占橋梁總數(shù)的14%,并且比例仍在逐年增加,人們的生活起居和安全受到影響,所以需對這些正在服役當(dāng)中的危橋進行加固。纖維增強復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)是一種輕質(zhì)、高強、耐腐蝕的新型材料,被廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固當(dāng)中。表面內(nèi)嵌FRP筋加固法是一種新型的加固方法,其是在需要加固的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面(混凝土保護層厚度內(nèi))開槽,然后嵌入FRP筋,并用黏結(jié)劑(改性環(huán)氧樹脂類膠體)進行黏結(jié),提高構(gòu)件承載力的一種加固方法。相比傳統(tǒng)的加固方法,其具有施工簡便、耐火、耐高溫和耐久性好等優(yōu)點。為此對采用表面內(nèi)嵌FRP筋加固的混凝土T形梁進行試驗研究,研究加固前后混凝土T形梁裂縫發(fā)展、破壞模式和受彎性能的變化規(guī)律,同時分析不同混凝土強度等級、鋼筋配筋率、有無附加錨固、FRP筋表面特征、FRP筋直徑和FRP筋類型這些參數(shù)影響下加固試件受彎性能的變化規(guī)律,最后根據(jù)規(guī)范以及試驗的結(jié)果,給出修正后的表面內(nèi)嵌FRP筋加固混凝土T形梁的受彎承載力計算公式。研究的主要內(nèi)容如下：為對比研究混凝土T形梁加固前后的裂縫發(fā)展及破壞模式的變化規(guī)律,對10根加固試件和3根標(biāo)準(zhǔn)試件進行受彎靜力試驗。研究結(jié)果表明,加固試件裂縫數(shù)量多、間距小、寬度窄,且底部有樹根狀的45°斜向裂縫和縱向裂縫,同時發(fā)展速度有所延緩。附加錨固可以防止GFRP筋加固試件產(chǎn)生混凝土縱向剝離裂縫；光圓GFRP筋加固試件裂縫發(fā)展速度相對較快；隨著GFRP筋直徑的增加,裂縫數(shù)量逐漸增加,而間距與寬度逐漸減��；CFRP筋加固試件更易產(chǎn)生混凝土縱向剝離裂縫。有附加錨固的加固試件發(fā)生彎曲破壞,無附加錨固的加固試件發(fā)生混凝土剝離破壞。螺紋GFRP筋加固試件的破壞模式為彎曲破壞,光圓GFRP筋加固試件的破壞模式為FRP—膠體界面破壞。FRP筋直徑不宜大于槽深及槽寬的1/2,否則易發(fā)生FRP—膠體界面破壞。CFRP筋加固試件更易發(fā)生混凝土剝離破壞。為對比研究混凝土T形梁加固前后的抗彎剛度、承載力、跨中位移、延性、跨中鋼筋應(yīng)變的變化規(guī)律,對試驗結(jié)果進行了研究。研究結(jié)果表明,加固試件開裂階段的抗彎剛度基本沒有提高,屈服階段和破壞階段的抗彎剛度有所提高,并且破壞階段提高的更為顯著。加固試件的開裂荷載基本沒有提高,屈服荷載提高15.32%-67.07%,極限荷載提高16.3%-76.17%,并且極限荷載提高的更為顯著。加固試件開裂階段的跨中位移基本沒有減小,屈服階段和破壞階段的跨中位移有所減小,并且破壞階段的跨中位移減小的更為顯著。加固試件的延性有所降低。加固試件開裂階段鋼筋的應(yīng)變基本沒有得到限制,屈服階段和破壞階段鋼筋的應(yīng)變有所限制,并且對破壞階段鋼筋應(yīng)變的限制更為顯著。為研究混凝土強度等級、鋼筋配筋率、附加錨固、FRP筋表面特征、FRP筋直徑和FRP筋類型對加固試件的抗彎剛度、承載力、跨中位移、延性、跨中FRP筋應(yīng)變和鋼筋應(yīng)變的影響規(guī)律,對10根加固試件的試驗結(jié)果進行了研究。研究結(jié)果表明,混凝土強度等級對屈服荷載提高率和極限荷載提高率影響較為顯著,對其它的基本沒有影響。鋼筋配筋率較大的加固試件的抗彎剛度、屈服荷載、極限荷載和跨中屈服位移較大,屈服荷載提高率、極限荷載提高率和延性較低,其它的基本沒有差別。附加錨固主要在加固試件的破壞階段起到重要作用,有附加錨固加固試件的跨中鋼筋應(yīng)變較小,其它的均較大。螺紋GFRP筋加固試件的抗彎剛度、極限荷載、極限荷載提高率、跨中FRP筋應(yīng)變和FRP筋利用率較大,而跨中屈服位移、極限位移、延性和跨中鋼筋應(yīng)變較小,其它的基本沒有差別。隨著GFRP筋直徑的增大,加固試件的抗彎剛度、極限荷載和極限荷載提高率逐漸增大,跨中鋼筋應(yīng)變逐漸減小,其它的基本沒有差別；但當(dāng)FRP筋直徑過大時,雖然跨中屈服位移和極限位移較大,但跨中FRP筋應(yīng)變和FRP筋利用率較低。CFRP筋加固試件的抗彎剛度、屈服荷載、屈服荷載提高率、極限荷載、極限荷載提高率較大,跨中極限位移、延性、跨中FRP筋應(yīng)變和FRP筋利用率較小,其它的基本沒有差別。為驗證表面內(nèi)嵌FRP筋加固混凝土T形梁的受彎承載力計算公式是否適用,首先根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》GB 50367-2006中的表面粘貼FRP構(gòu)件的受彎承載力計算公式,并且結(jié)合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010-2010中的T形截面構(gòu)件的受彎承載力計算公式,給出了表面內(nèi)嵌FRP筋加固混凝土T形梁受彎承載力計算公式。然后根據(jù)發(fā)生彎曲破壞的4根加固試件的承載力試驗結(jié)果與理論公式計算結(jié)果的對比,通過二元線性回歸的方法對計算公式中的折減系數(shù)Km進行了修正。最后經(jīng)過修正以后的表面內(nèi)嵌FRP筋加固混凝土T形梁的受彎承載力計算公式與試驗結(jié)果值吻合較好。
[Abstract]:At present our country city among the number of concrete bridges accounted for about 14% of the total number of bridges, and the proportion is still increasing year by year, living and safety of affected people, so these are serving the dangerous bridge reinforcement. Fiber reinforced composites (Fiber Reinforced, Polymer, FRP) is a kind of lightweight, high strength, model corrosion resistant material, is widely used in reinforced concrete structures. The surface strengthening method of embedded FRP bar is a new reinforcement method, which is on the surface of concrete structure reinforcement (the concrete protective layer thickness) slot, and then embedded FRP tendons, and binder (modified epoxy resin colloid) bonding a strengthening method, improve the bearing capacity of specimens. Compared with the traditional reinforcement methods, which has simple construction, fire resistance, resistance to high temperature and good durability. Therefore the embedded FRP reinforced surface Experimental study of concrete T beam structure, research before and after the reinforcement of concrete T beam crack development, failure mode and the variation of bending performance, and analysis of different strength grade of concrete, reinforcement ratio, there is no additional anchorage, the surface characteristics of FRP bars, FRP bars and FRP bars diameter of these types of parameters under the influence of reinforcement the specimen bending performance changes, according to the specification and test results, given the modified surface of FRP embedded reinforcement concrete T shaped by the calculation formula of flexural capacity of the beam. The main contents are as follows: for the comparative study of the change of concrete T beam before and after reinforcement of crack development and failure mode on the 10, specimens and 3 standard specimens are static bending test. The results show that the reinforcement of the crack number, small spacing, narrow width, and the bottom root shaped 45 degree oblique cracks and longitudinal cracks, At the same time, the development speed slowed. Additional anchorage can prevent GFRP reinforcement produced avulse cracks in concrete specimen; round GFRP reinforcement crack development speed is relatively fast; with the increase of diameter of GFRP bar, the number of cracks increases gradually, while the spacing and width decrease; CFRP reinforcement specimens are more susceptible to longitudinal concrete there are additional anchorage stripping cracks. Specimens of bending failure, no additional anchorage reinforcement concrete specimen debonding. Thread GFRP reinforcement failure mode of specimen is bending failure, round GFRP reinforcement failure mode of specimen is FRP - colloid interface failure.FRP bar diameter should not be greater than the depth of the groove and the groove the width of the 1/2, or prone to FRP colloid interface failure.CFRP reinforcement concrete specimen is more likely to happen. The debonding failure for the comparative study of concrete T beam before and after reinforcement of flexural stiffness, bearing Cross force, displacement ductility, variation of cross strain in the steel, the results of the test are studied. The results show that the reinforced specimen cracking stage the flexural rigidity of the basic does not increase, the stiffness increases the flexural yielding stage and failure stage, and failure stage increased more significantly. Reinforcement the basic cracking load was not increased, the yield load increases 15.32%-67.07%, 16.3%-76.17% and increase the ultimate load, ultimate load increase is more significant. The reinforcement specimen cracking stage cross displacement without decreasing the yield stage and destruction stage of the midspan displacement decreases, and the damage stage of midspan displacement decreases more significant ductility decreases. The reinforcement strain specimen cracking stage of steel does not limit, limit strain yield stage and failure stage of steel, and destruction of the order The steel strain limit is more significant. For the study of the grade of concrete strength, reinforcement ratio, anchorage and surface characteristics of FRP bars, FRP bars and FRP bars of diameter type specimens of the flexural stiffness, bearing capacity, displacement ductility, cross, cross effects of FRP reinforcement strain and steel strain the 10 specimens test results were studied. The results show that the concrete strength of the yield load and ultimate load increase rate of increase rate has remarkable effect, has no effect on the other. The basic reinforcement ratio of reinforcement bending specimens of larger stiffness, yield load, ultimate load and cross yield larger displacement, yield load rate, ultimate load and ductility increase rate is low, the other basically no difference. The main anchorage reinforcement in failure phase plays an important role, with additional anchorage reinforcement test cross strain in the steel parts Small, other are large. Thread GFRP reinforcement the flexural rigidity, ultimate load, ultimate load increase rate, cross FRP reinforcement strain and FRP bars utilization rate is larger, and the cross in the yield displacement, ultimate displacement, ductility and cross strain in the steel is smaller, the other had no distinct difference with. Increasing the diameter of GFRP bar, strengthening the flexural rigidity, ultimate load and ultimate load increase rate increased gradually, the cross strain in the steel decreases gradually, the other has no difference; but when the diameter of FRP bar is too large, although the midspan yield displacement and ultimate displacement of large span, but in FRP and reinforcement strain the low utilization rate of.CFRP FRP reinforced reinforcement specimens flexural stiffness, yield load, yield load rate, ultimate load, ultimate load increase rate of large span limit displacement, ductility, span FRP reinforcement strain and FRP bars using rate is low, the other basically no difference. In order to verify the table The surface embedded FRP reinforcement concrete T beam the calculation formulas of the applicability of the flexural capacity, according to the first FRP component is stuck to the surface of reinforced concrete structure design specification of >GB 50367-2006 in the calculation formula of flexural bearing capacity, and the combination of "code for design of concrete structures >GB 50010-2010 in the T section member by the calculation formula of bearing capacity bending, gives concrete reinforcement T surface embedded FRP rib beam flexural capacity calculation. Then according to the comparison of bending failure of 4 reinforced specimen loading test results and theoretical calculation results, through the method of two linear regression formulas of the reduction coefficient Km is modified. Finally after surface modified FRP embedded reinforcement concrete T beam by formula and the test results are in good agreement with the values of flexural bearing capacity.

【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU37

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本文編號：1400188