【摘要】：后置鋼管式鋼筋混凝土(PSTRRC)加固法是一種新型鋼筋混凝土柱加固方法,具有不增大截面面積、大幅提高柱的承載力、改善新舊混凝土和鋼管的界面接觸、提高結(jié)構(gòu)面粘性、使用壽命增長、施工方便等優(yōu)點,在建筑加固工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,目前對于后置鋼管式鋼筋混凝土的研究尚處于空白。實際工程中的柱多為偏壓受力構(gòu)件,有必要對后置鋼管式鋼筋混凝土柱在偏心受壓下的力學(xué)性能和設(shè)計方法進(jìn)行研究。本文通過試驗和有限元方法研究了偏壓作用下后置鋼管式鋼筋混凝土短柱和中長柱的受力機理和計算方法。具體工作如下:(1)進(jìn)行了10個后置鋼管式鋼筋混凝土短柱偏壓試驗。以短邊偏心率、長邊偏心率和混凝土面積影響系數(shù)為試驗研究參數(shù),揭示了試驗中不同參數(shù)下短柱的極限承載力、破壞模式、荷載-軸向位移曲線和鋼管表面應(yīng)變變化規(guī)律。通過引入承載力增大系數(shù)、位移延性系數(shù)和強度提高系數(shù)定量地分析了短柱的極限承載力、延性和加固效果。(2)通過ABAQUS軟件建立了偏壓作用下后置鋼管式鋼筋混凝土短柱的數(shù)值模型�？紤]了后置鋼管式鋼筋混凝土的材料非線性本構(gòu)關(guān)系、鋼管焊縫初始應(yīng)力和復(fù)雜接觸問題。揭示了鋼材屈服強度、鋼筋強度、灌漿料強度、混凝土強度、高寬比、寬厚比、混凝土面積影響系數(shù)、縱筋配筋率、體積配箍率和偏心率等參數(shù)對偏壓下后置鋼管式鋼筋混凝土短柱受力性能的影響規(guī)律。分析了短柱受力全過程中鋼管、鋼筋、灌漿料和混凝土等材料應(yīng)力和接觸應(yīng)力的發(fā)展情況。(3)進(jìn)行了12個后置鋼管式鋼筋混凝土中長柱偏壓試驗。以短邊偏心率、長邊偏心率、混凝土面積影響系數(shù)和長細(xì)比為試驗研究參數(shù),揭示了試驗中不同參數(shù)下中長柱的極限承載力、破壞模式、荷載-軸向位移曲線和鋼管表面應(yīng)變變化規(guī)律。通過引入承載力增大系數(shù)、位移延性系數(shù)和強度提高系數(shù)定量地分析了中長柱的極限承載力、延性和加固效果。(4)通過ABAQUS軟件建立了偏壓作用下后置鋼管式鋼筋混凝土中長柱的數(shù)值模型�？紤]了后置鋼管式鋼筋混凝土的材料非線性本構(gòu)關(guān)系、鋼管焊縫初始應(yīng)力和復(fù)雜接觸問題。揭示了鋼材屈服強度、鋼筋強度、灌漿料強度、混凝土強度、高寬比、寬厚比、混凝土面積影響系數(shù)、縱筋配筋率、體積配箍率和偏心率和長細(xì)比等參數(shù)對偏壓下后置鋼管式鋼筋混凝土中長柱受力性能的影響規(guī)律。分析了中長柱受力全過程中鋼管、鋼筋、灌漿料和混凝土等材料應(yīng)力和接觸應(yīng)力的發(fā)展情況。(5)基于疊加原理,結(jié)合相關(guān)規(guī)范、部分學(xué)者研究成果、本文試驗研究和有限元分析結(jié)果,開展了偏壓下后置鋼管式鋼筋混凝土柱的計算方法研究。分別對偏壓下后置鋼管式鋼筋混凝土短柱和中長柱的試驗結(jié)果和數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行回歸擬合,提出了后置鋼管式鋼筋混凝土短柱和中長柱的偏壓承載力計算公式。
【圖文】：

圖 1.1 后置鋼管式鋼筋混凝土柱加固流程示意圖Fig 1.1 Schematic diagram of PSTRRC columns鋼筋混凝土偏壓柱是實際工程中較常見的一種構(gòu)件，因此對后置鋼管式鋼筋混凝土柱進(jìn)行偏壓性能研究具有實際工程意義。因理論上難以確定芯柱混凝土、鋼筋、灌漿料、鋼管這四種材料的組合效應(yīng)。本文擬進(jìn)行后置鋼管式鋼筋混凝土短柱偏壓、中長柱偏壓等方面的試驗研究，并利用有限元軟件 ABAQUS 建立后置鋼管式鋼筋混凝土柱計算模型，研究加固柱的力學(xué)性能和破壞模式，探究四種材料的組合效應(yīng)和該加固方法的加固效果，最后依據(jù)試驗和有限元分析結(jié)果提出加固柱偏壓承載力計算方法，以作為實際工程的參考和設(shè)計依據(jù)。

1.2 鋼筋混凝土柱加固研究現(xiàn)狀混凝土結(jié)構(gòu)加固的歷史較短，僅 40~50 年左右[1]。從 80 年代后期開始，在總建筑業(yè)投資中，美國、英國、瑞典等國家建筑加固改造所占比例不斷上升，有資料指出工業(yè)發(fā)達(dá)國家建設(shè)總投資的 40％以上用于建筑維修和加固，不足 60％用于新建筑的建設(shè)。美國每年用于橋梁維修和加固工程費用就達(dá)數(shù)十億美元，其建設(shè)量的 70％都與舊建筑的改造與再利用有關(guān)。西歐整個建筑業(yè)受到經(jīng)濟不景氣影響建筑業(yè)也在走下坡路，但建筑維修加固和改造卻不斷發(fā)展。1980 年，建筑維修加固與改造工程占英國建筑工程總量的 1/3；1983 年，，瑞典用于加固改造的投資占總投資的 50％[2]。我國對結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的研究工作始于上世紀(jì) 80 年代，中國建筑科學(xué)研究院自上世紀(jì) 90 年代起開展了結(jié)構(gòu)加固與防護(hù)材料研發(fā)和應(yīng)用技術(shù)研究。目前國內(nèi)已有30 余本國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)相繼發(fā)布，形成了比較系統(tǒng)的（e）粘貼纖維復(fù)合材料法 （f）外包鋼管加固法圖 1.2 鋼筋混凝土柱常用加固方法示意圖Fig 1.2 Diagram of common reinforcement methods for RC columns
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU398.9

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本文編號：2657736