【摘要】：隨著我國現(xiàn)代建筑施工技術(shù)水平的不斷提高,混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)得到了較快的發(fā)展,積累了較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗。人們在關(guān)心建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)過加固改造后達(dá)到安全可靠的前提下,也越來越重視建筑結(jié)構(gòu)后期的使用性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性。PVA-ECC鋼筋網(wǎng)加固混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性通過本次試驗研究得到了充分的體現(xiàn),希望這種加固方法能更多的應(yīng)用到實(shí)際工程中去。PVA-ECC是一種水泥基復(fù)合材料,摻入的PVA是一種高強(qiáng)高彈的纖維,PVA-ECC開裂時的裂縫表現(xiàn)出明顯的“細(xì)而多”現(xiàn)象,破壞時的變形也較大,此外,PVA-ECC還具有良好的耐久性及抵抗溫濕交替作用的能力。目前這種加固方法存在的主要問題就在于它的施工成本較高,PVA纖維本身的價格較貴,隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,相信這種加固方法會得到更廣泛的應(yīng)用。PVA-ECC鋼筋網(wǎng)外包鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)法的實(shí)質(zhì)是:首先,在原結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行鑿毛處理和植入一定數(shù)量的剪切銷釘?shù)冉缑嫣幚?以增強(qiáng)PVA-ECC鋼筋網(wǎng)加固層與原構(gòu)件的界面粘結(jié)強(qiáng)度,使之能與原構(gòu)件共同受力、協(xié)調(diào)變形;然后,在處理好的結(jié)構(gòu)界面上按設(shè)計的鋼筋類別、直徑和間距要求綁扎鋼筋網(wǎng)骨架;最后,直接涂抹或者通過支設(shè)簡單的模板澆筑一薄層PVA-ECC,經(jīng)規(guī)定的時間養(yǎng)護(hù)后達(dá)到其設(shè)計強(qiáng)度值即可。該加固法中,PVA-ECC不僅具有較高的抗壓和抗拉強(qiáng)度以抵抗荷載作用,還能作為原結(jié)構(gòu)的保護(hù)層;而鋼筋網(wǎng)骨架本身作為主要受力構(gòu)件的同時,還能對原結(jié)構(gòu)形成有效的套箍作用,能有效抑制原結(jié)構(gòu)斜裂縫的開展。該加固法操作簡單、可靠,且適用于絕大多數(shù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固。本次試驗共設(shè)計和制作了帶懸臂的鋼筋混凝土梁4根,其中原對比梁2根和采用PVA-ECC鋼筋網(wǎng)抗剪加固梁2根,加固梁采用四面圍繞加固。根據(jù)剪跨比不同將試件分為兩組,通過試驗測得兩組試件在支座及兩個集中力作用點(diǎn)處的撓度,原梁箍筋應(yīng)變、加固箍筋應(yīng)變、原梁混凝土應(yīng)變和加固梁復(fù)合砂漿層應(yīng)變,結(jié)合斜裂縫開展、破壞形態(tài)對試驗結(jié)果進(jìn)行分析研究,得到了加固梁抗剪承載能力隨剪跨比不同而變化的規(guī)律以及影響其抗剪承載能力的其他因素,結(jié)果表明:加固梁的截面剛度和抗剪承載力較對比梁均有一定的提高,且剪跨比越大,提高的幅度也越大;試驗梁加固箍筋的配置情況和加固復(fù)合砂漿層的強(qiáng)度等級是影響其抗剪承載能力的主要因素。為了方便工程施工和設(shè)計人員直接應(yīng)用,根據(jù)桁架-拱模型原理,給出加固梁理論的抗剪承載能力計算公式,對比發(fā)現(xiàn),公式計算值與試驗特征荷載值吻合良好。最后,通過非線性有限元分析軟件ANSYS對4根試驗梁進(jìn)行模擬計算,模擬計算結(jié)果與試驗結(jié)果及現(xiàn)象吻合良好,進(jìn)一步驗證該加固方法的有效性。
[Abstract]:With the development of modern construction technology in our country, the reinforcement technology of concrete structure has developed rapidly and accumulated rich practical experience. People pay more and more attention to the later use of the building structure on the premise that the building structure is safe and reliable after the reinforcement and transformation. Durability and economy. The superiority of reinforced concrete structure strengthened with PVA-ECC steel mesh has been fully demonstrated by this experimental study. It is hoped that this reinforcement method can be more applied to practical engineering. PVA-ECC is a kind of cement matrix composite material, and the doped PVA is a kind of fiber with high strength and high elasticity. The cracks of PVA-ECC show a "fine and many" phenomenon. In addition, PVA-ECC also has good durability and resistance to the alternating action of temperature and humidity. At present, the main problem of this reinforcement method is that its construction cost is high, the price of PVA fiber itself is more expensive, and with the development of social economy, It is believed that this reinforcement method will be applied more widely. The essence of PVA-ECC reinforcement mesh outlay reinforced concrete structure method is as follows: firstly, the surface of the original structure is treated with hair-cutting and a certain number of shear pins. In order to strengthen the interfacial bond strength between the PVA-ECC reinforcement layer and the original member, it can work together with the original member and coordinate the deformation. Then, according to the designed steel bar category, diameter and spacing, the steel mesh skeleton is bound on the processed structural interface. Finally, the design strength of PVA-ECC, can be reached by directly smearing or pouring a thin layer of PVA-ECC, with a simple template for a specified time of curing. In this method, PVA-ECC not only has high compressive and tensile strength to resist the load, but also can be used as the protective layer of the original structure. As the main force member, the steel mesh skeleton can also form an effective clamping effect on the original structure and restrain the development of the oblique crack of the original structure effectively. The reinforcement method is simple, reliable and suitable for most structural members. Four reinforced concrete beams with cantilever were designed and manufactured in this experiment. Among them, 2 original contrast beams and 2 reinforced concrete beams strengthened by PVA-ECC steel mesh were strengthened around four sides. According to the different shear span ratio, the specimens are divided into two groups. The deflection of the two groups of specimens at the support and two concentrated force points, the stirrups strain of the original beam, the strain of the reinforcement stirrups, the strain of the concrete of the original beam and the strain of the composite mortar layer of the strengthened beam are measured. Based on the analysis of the experimental results with the development of oblique cracks and failure patterns, the variation of shear bearing capacity of strengthened beams with different shear span ratio and other factors affecting the shear bearing capacity of strengthened beams are obtained. The results show that the cross-section stiffness and shear bearing capacity of the strengthened beams are higher than those of the contrast beams, and the larger the shear span ratio is, the greater the range is. The configuration of stirrups strengthened by test beams and the strength grade of reinforced composite mortar layer are the main factors affecting its shear bearing capacity. In order to facilitate the direct application of engineering construction and design personnel, according to the principle of truss-arch model, the calculation formula of shear bearing capacity of strengthened beam theory is given. By comparison, it is found that the calculated value of the formula is in good agreement with the experimental characteristic load value. Finally, four test beams are simulated and calculated by nonlinear finite element analysis software ANSYS. The simulation results are in good agreement with the experimental results and phenomena, which further verify the effectiveness of the reinforcement method.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU375.1

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本文編號：2373851