錨粘U型鋼箱形加固法是一種以鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)為理論基礎(chǔ)的新型加固法,該方法通過結(jié)構(gòu)膠和螺栓將U型鋼與混凝土梁連結(jié)成整體,而U型鋼底面鋼板與混凝土梁底面并不接觸,形成箱形結(jié)構(gòu)。本加固法綜合了粘結(jié)型鋼加固法與增大截面加固法的優(yōu)勢,使各種材料的性能優(yōu)勢得以充分發(fā)揮,使原結(jié)構(gòu)的承載力和剛度得到大幅度提高,同時該加固法具有加固工藝簡單、加固周期短的特點,與現(xiàn)有加固方法相比具有較強的技術(shù)優(yōu)勢,可應(yīng)用于因戰(zhàn)爭、災(zāi)害導(dǎo)致?lián)p壞的橋梁結(jié)構(gòu)快速加固,或其他需要快速、大幅度提高承載力和剛度的加固領(lǐng)域。本文結(jié)合東湖“3551光谷人才計劃”專項資金項目《大幅度快速提升工程結(jié)構(gòu)承載能力的關(guān)鍵技術(shù)研究》,對錨粘U型鋼箱形加固混凝土梁的受力性能進行了深入的試驗研究和理論分析,并獲得發(fā)明專利《一種快速加固混凝土梁的方法》(ZL201610163624.4),所完成的工作以及取得的主要成果如下:(1)通過11根一次受力加固試件、3根損傷加固試件以及3根二次受力加固試件,對錨粘U型鋼箱形加固混凝土梁的抗彎性能進行試驗研究,分析了加固組合梁U型鋼截面參數(shù)、初始配筋率、混凝土強度等級、初始損傷程度以及二次受力對加固梁抗彎性能的影響。試驗研究結(jié)果表明:U型鋼通過結(jié)構(gòu)膠和螺栓與混凝土梁連結(jié),能夠有效的形成組合截面共同工作,大幅度提高原結(jié)構(gòu)的抗彎承載力和剛度;其他參數(shù)相同的情況下,增大加固組合梁截面高度能夠顯著提高加固試件的極限承載力和剛度;僅增大U型鋼側(cè)板厚度時,加固試件的極限承載力和剛度均隨之增大;當僅增加U型鋼底面鋼板厚度時,加固試件的極限承載力和剛度也隨之增大;加固試件的承載力和剛度受未加固梁初始配筋率的影響較小;隨著未加固梁混凝土強度等級的提高,加固試件的整體工作性能更好;加固后構(gòu)件的承載力受未加固鋼筋混凝土梁損傷程度的影響較小;二次受力試件,加固時混凝土梁的二次受力程度對加固后構(gòu)件的承載力影響也較小。(2)在錨粘U型鋼箱形加固鋼筋混凝土梁抗彎性能試驗的基礎(chǔ)上,采用截面內(nèi)力平衡法對加固試件的承載力進行了理論分析,提出了包括屈服荷載、抗彎極限承載力、抗剪承載力計算方法,并以試驗結(jié)果為依據(jù)對所提出公式進行驗證,驗證結(jié)果表明,本文提出的公式計算值與試驗值吻合較好。(3)采用有限元軟件ABAQUS對U型鋼加固鋼筋混凝土梁進行了非線性有限元分析,對加固梁的有限元建模方法、本構(gòu)模型的選擇、模型參數(shù)的選用、有限元單元的選擇等進行了探討,有限元計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好,表明模型能夠反映加固試件的受力性能。對加固試件受力過程中各部分應(yīng)力狀態(tài)進行了分析,進一步說明了本加固方法能夠充分發(fā)揮不同材料各自的優(yōu)勢力學(xué)性能。(4)對錨粘U型鋼箱形加固鋼筋混凝土梁在正常使用荷載下的應(yīng)變和變形進行了分析,提出了考慮滑移效應(yīng)以及加固損傷等因素影響的剛度計算方法,計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。(5)對錨粘U型鋼箱形加固混凝土梁的界面受力情況進行了分析,闡述了 U型鋼與混凝土梁界面之間發(fā)生剝離的具體類型和剝離機理,并通過數(shù)值計算分析提出了界面水平剪應(yīng)力以及剝離荷載的計算方法,計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。(6)對加固試件U型鋼與混凝土梁剝離后的屈曲現(xiàn)象進行了分析�；谀芰糠�,推導(dǎo)了 U型鋼側(cè)板在發(fā)生剝離的情況下,粘結(jié)區(qū)側(cè)板及箱體區(qū)側(cè)板在彎曲、剪切以及彎-剪復(fù)合應(yīng)力作用下的臨界屈曲應(yīng)力表達式,并提出了防止屈曲發(fā)生的構(gòu)造措施。
【學(xué)位單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU375.1
【部分圖文】：

逡逑構(gòu)件截面如圖１．１所示。逡逑混凝十板逡逑？邋■邐■邋Ｉ逡逑混凝土梁ｙ邐對栜桿逡逑Ｕ型鋼逡逑圖１．１邋Ｕ型鋼箱形加固構(gòu)件截面逡逑本加固方法已獲得發(fā)明專利《－種快速加固混凝土梁的方法》（ＺＬ２０丨６１０１６３６２４．４），逡逑但現(xiàn)階段利用Ｕ型鋼筘型加固法進行加固的研宄較少，為使該加固方法能夠在實際工程逡逑屮得到運用和推廣，需對該加固法的基本性能進行深入而系統(tǒng)的研究，形成較為完整的逡逑設(shè)計方法，為工程應(yīng)用提供依據(jù)。逡逑１．５本文主要研究內(nèi)容逡逑本課題以試驗研究方法為基礎(chǔ)，通過對加固組合梁的受力性能進行理論分析、數(shù)值逡逑模擬計算分析，揭示了錨粘Ｕ型鋼箱形加固鋼筋混凝土梁的工作機理和受力性能，并建逡逑立錨粘Ｕ型鋼箱形加固鋼筋混凝土梁抗彎承載力的設(shè)計方法。本課題主要的研宄內(nèi)容如逡逑下：逡逑（０錨粘Ｕ型鋼箱形加固鋼筋混凝土梁抗彎性能的試驗研究逡逑對錨粘Ｕ型鋼箱形加固鋼筋混凝土梁抗彎性能進行試驗研宄。通過與對比梁的比逡逑較，對錨粘Ｕ型鋼箱形加固鋼筋混凝土梁的抗彎破壞形態(tài)、承載能力、延性以及工作機逡逑理進行分析

混凝土梁與新增Ｕ型鋼在荷載作用下共同工作，充分發(fā)揮了混凝土抗壓性能以及鋼材抗逡逑拉性能，從而達到提高加固梁力學(xué)性能的目的。逡逑受彎是梁結(jié)構(gòu)最基本的受力狀態(tài)，掌握加固梁在受彎狀態(tài)下的力學(xué)性能是研究其在逡逑彎、剪、扭等復(fù)雜受力狀態(tài)下工作性能的基礎(chǔ)。本文通過對１１根一次受力加固梁、３逡逑根損傷加固梁和３根二次受力加固梁進行抗彎試驗，觀察加固梁在受彎過程屮的工作狀逡逑態(tài)及破壞形態(tài)，分析Ｕ型鋼截面參數(shù)、混凝土強度等級以及初始配筋率等因素對加固梁逡逑的抗彎承載力、剛度、應(yīng)力分布的影響，從中總結(jié)出相應(yīng)的特征和規(guī)律，并為理論分析逡逑提供試驗依據(jù)。逡逑２．２試驗概況逡逑２．２．１試件設(shè)計逡逑本次試驗對比梁以及待加固梁截面尺寸為長２２００ｍｍ，高２５０ｍｍ，寬１５０ｍｍ，凈逡逑跨１９５０ｍｍ。對比梁ＲＣＢ混凝土設(shè)計強度等級為Ｃ３０，受拉縱筋為２＃１０，架立筋為２中８，逡逑箍筋為巾６，箍筋在純彎段配置為６６＠２００／２５０，剪跨段配置為４＞６＠１００。具體截面尺寸逡逑及配筋情況如圖２．１所示。逡逑

照加固規(guī)范要求并根據(jù)梁內(nèi)鋼筋位置進行設(shè)計，為避免加固梁受彎變形后箱體與支墩碰逡逑觸，Ｕ型鋼下部箱型截面邊緣距支座距離為１５０ｍｍ。逡逑加固試件的尺寸示意如圖２．２所示，所有試件尺寸及參數(shù)如表２－１所示。逡逑NB撤

本文編號：2828049