【摘要】：因受到各種環(huán)境作用、工程建設(shè)質(zhì)量問(wèn)題及使用時(shí)間等因素的影響,建筑物的性能逐漸衰退。對(duì)受損建筑的加固修復(fù),既能保證受損建筑不斷適應(yīng)人類社會(huì)的發(fā)展,又可以節(jié)約工程建設(shè)成本,但現(xiàn)有的混凝土結(jié)構(gòu)加固方法大都存在一定缺陷。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞等諸多優(yōu)良性能,正被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于建筑的維修與改造。因此,本文開展環(huán)境損傷作用下CFRP布加固混凝土梁的力學(xué)性能研究,主要內(nèi)容包括:開展環(huán)境損傷作用下CFRP布加固混凝土梁力學(xué)性能試驗(yàn)研究,分析配筋率、CFRP布加固量和環(huán)境損傷對(duì)試件破壞形態(tài)、承載力、變形能力及裂縫開展的影響,結(jié)果表明,試件主要發(fā)生兩種破壞模式:CFRP布拉斷破壞、中部裂縫開展引起的CFRP布局部剝離破壞。隨著配筋率的增大,試件承載力逐漸增大,承載力提高幅度降低,剛度退化速度和截面曲率增長(zhǎng)速度減小,跨中撓度、裂縫寬度和平均裂縫間距減小。隨著CFRP布加固量的增大,試件承載力和承載力提高幅度逐漸增大,剛度退化速度和截面曲率增長(zhǎng)速度減小,跨中撓度、裂縫寬度和平均裂縫間距減小。隨著環(huán)境損傷作用的增大,試件的承載力和承載力提高幅度逐漸降低,剛度退化速度和截面曲率增長(zhǎng)速度增大,跨中撓度、裂縫寬度和平均裂縫間距增大。應(yīng)變分析結(jié)果表明,沿梁高測(cè)得的截面應(yīng)變分布符合平截面假定。在加載初期,CFRP布應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)趨勢(shì)與縱筋基本一致,試件屈服后,CFRP布應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度逐漸大于縱筋應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度,CFRP布逐漸承擔(dān)主要拉應(yīng)力。隨著配筋率和CFRP布加固量的增大,縱筋和CFRP布應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度減緩,隨著環(huán)境損傷作用的增大,縱筋和CFRP布的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)速度加快。從試件加載初期到試件破壞,U型CFRP布錨固箍應(yīng)變持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng),U型錨固箍可有效抑制CFRP布與混凝土之間的剝離。在試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,根據(jù)截面應(yīng)變關(guān)系和靜力平衡條件,考慮配筋率、CFRP布加固量、環(huán)境損傷的影響,引入CFRP布強(qiáng)度折減系數(shù)和環(huán)境損傷系數(shù),推導(dǎo)出環(huán)境損傷作用下CFRP布加固混凝土梁開裂、屈服、極限承載力計(jì)算公式,并給出其正截面受彎承載力計(jì)算的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)普通混凝土梁的粘結(jié)滑移裂縫計(jì)算模型,考慮配筋率、CFRP布加固量、環(huán)境損傷的影響,引入CFRP布加固影響系數(shù)和環(huán)境損傷影響系數(shù),推導(dǎo)出環(huán)境損傷作用下CFRP布加固混凝土梁的裂縫計(jì)算公式。根據(jù)曲率法,考慮CFRP布層數(shù)和環(huán)境損傷的影響,引入CFRP布層數(shù)影響系數(shù)和環(huán)境損傷影響系數(shù),推導(dǎo)出環(huán)境損傷作用下CFRP布加固混凝土梁的撓度計(jì)算公式,并給出CFRP布加固混凝土梁的變形驗(yàn)算方法和CFRP布U型錨固箍寬度計(jì)算公式。
[Abstract]:Due to the influence of various environmental factors, engineering construction quality problems and service time, the performance of buildings is gradually declining. The reinforcement and restoration of damaged buildings can not only ensure that the damaged buildings can adapt to the development of human society, but also save the construction cost. However, most of the existing reinforcement methods of concrete structures have some defects. Carbon fiber reinforced composite (CFRP) has been widely used in building maintenance and renovation because of its high strength, corrosion resistance, fatigue resistance and many other excellent properties. Therefore, the mechanical properties of concrete beams strengthened with CFRP sheets under environmental damage are studied in this paper. The main contents are as follows: the experimental study on mechanical properties of concrete beams strengthened with CFRP sheets under environmental damage is carried out. The effects of reinforcement ratio and CFRP reinforcement amount and environmental damage on the failure form, bearing capacity, deformation capacity and crack development of the specimens are analyzed. The results show that there are two kinds of failure modes: 1 / CFRP brac fracture. Central crack development caused by the CFRP layout of the peeling damage. With the increase of reinforcement ratio, the bearing capacity of the specimen increases gradually, the increase of bearing capacity decreases, the velocity of stiffness degradation and the growth rate of sectional curvature decrease, the deflection of span, the width of crack and the average crack spacing decrease. With the increase of CFRP reinforcement, the bearing capacity and bearing capacity of the specimens increase gradually, the stiffness degradation speed and section curvature growth speed decrease, the mid-span deflection, crack width and average crack spacing decrease. With the increase of environmental damage, the bearing capacity and bearing capacity of the specimen decrease gradually, the stiffness degradation speed and section curvature increase, the deflection of span, the width of crack and the average crack spacing increase. The results of strain analysis show that the cross section strain distribution measured along the beam height accords with the assumption of plane section. At the beginning of loading, the strain growth trend of CFRP cloth is basically consistent with that of longitudinal steel bar, and the strain growth rate of CFRP cloth is gradually larger than that of longitudinal reinforcement strain growth rate after the specimen yield, and the CFRP cloth gradually bears the main tensile stress. With the increase of reinforcement ratio and CFRP reinforcement amount, the strain growth rate of longitudinal reinforcement and CFRP cloth slowed down, and the strain growth rate of longitudinal reinforcement and CFRP cloth increased with the increase of environmental damage. From the initial loading stage of the specimen to the failure of the specimen, the strain of the U-type CFRP cloth Anchorage hoop increases steadily and the strain of the U-type Anchorage hoop can effectively restrain the peeling between the CFRP cloth and the concrete. On the basis of experimental study, according to the strain relation of section and static equilibrium condition, considering the influence of reinforcement ratio and environment damage, the strength reduction coefficient and environmental damage coefficient of CFRP cloth are introduced. The formula of crack, yield and ultimate bearing capacity of concrete beams strengthened with CFRP sheets under environmental damage is derived, and the design method of flexural bearing capacity of normal section is given. According to the calculation model of bond slip crack of ordinary concrete beam, considering the reinforcement ratio and the influence of environment damage, the influence coefficient of CFRP sheet reinforcement and environment damage is introduced. The formula for calculating the cracks of concrete beams strengthened with CFRP sheets under the action of environmental damage is derived. According to curvature method, considering the influence of CFRP layer number and environmental damage, the influence coefficient of CFRP layer number and environmental damage coefficient is introduced, and the deflection calculation formula of concrete beam strengthened by CFRP cloth under environmental damage is deduced. The method of checking the deformation of concrete beams strengthened with CFRP sheets and the calculation formula of the width of U-type Anchorage hoop of CFRP cloth are given.
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU37

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本文編號(hào)：2150533