【摘要】：目前大保護層水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件面臨著因裂縫寬度較大而引起耐久性降低的問題是工程界亟待解決的問題之一�；炷帘Ｗo層的作用之一是保護鋼筋防止被有害介質(zhì)侵蝕,故規(guī)范亦規(guī)定了在環(huán)境惡劣處增大最小混凝土保護層厚度以保證混凝土的耐久性。但是,混凝土保護層厚度又是影響裂縫性能的因素之一,裂縫寬度和裂縫間距均隨混凝土保護層厚度的增大而增大,且裂縫寬度過大會加速鋼筋的銹蝕,從而使結(jié)構(gòu)耐久性降低,甚至降低結(jié)構(gòu)承載力。因此,針對惡劣環(huán)境中的大保護層鋼筋混凝土構(gòu)件存在裂縫寬度較大的問題,本文提出一種有效的限裂方法,即在混凝土大保護層中配置輕質(zhì)、高強、耐腐蝕的碳纖維格柵來限制裂縫擴展,降低裂縫寬度,改善其裂縫性能,并給出配置碳纖維格柵的大保護層鋼筋混凝土梁的裂縫寬度計算方法,為以后工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。首先,本文試驗研究了配置碳纖維格柵的大保護層鋼筋混凝土梁的裂縫性能。設(shè)計制作了12根大保護層鋼筋混凝土梁,其中3根為未配置碳纖維格柵的鋼筋混凝土對比梁、9根為配置了碳纖維格柵的試驗梁,通過四點彎曲試驗,研究不同保護層厚度(c=50mm、60mm、65mm、70mm)、不同碳纖維格柵層數(shù)(n_f=1層、2層、3層)、不同碳纖維格柵網(wǎng)格大小(d_f×d_f=10mm×10mm、5mm×5mm)對大保護層鋼筋混凝土梁裂縫性能和抗彎性能的影響,記錄了試驗梁的開裂荷載P_(cr)、裂縫數(shù)量穩(wěn)定時對應(yīng)的荷載P_0、屈服荷載P_y和極限荷載P_u,每級荷載作用下的裂縫寬度、裂縫間距、裂縫擴展情況,以及荷載-撓度曲線等。研究結(jié)果表明,配置碳纖維格柵的大保護層鋼筋混凝土梁的受彎全過程根據(jù)試驗現(xiàn)象可分為4個階段,分別是未裂、開裂、屈服和破壞階段;碳纖維格柵起到了良好的限裂效果,配置碳纖維格柵的試驗梁的最大裂縫寬度、平均裂縫寬度和裂縫間距都明顯減小,裂縫數(shù)量增多,開裂荷載和裂縫數(shù)量穩(wěn)定時所對應(yīng)的荷載提高,且隨配置碳纖維格柵層數(shù)的增加或碳纖維格柵網(wǎng)格尺寸的減小,限裂效果更加顯著;配置碳纖維格柵提高了梁的屈服荷載和剛度,且隨配置碳纖維格柵層數(shù)增多、碳纖維格柵網(wǎng)格尺寸減小,屈服荷載和剛度提高;當(dāng)纖維格柵層數(shù)較少時,梁的極限承載力反而略有降低,但是當(dāng)纖維格柵層數(shù)提高時,梁的極限承載力會提高。其次,基于現(xiàn)行《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T 5057-2009中的裂縫寬度計算理論和計算模型,分析了碳纖維格柵限制下大保護層鋼筋混凝土梁裂縫擴展的機理,并推導(dǎo)出配置碳纖維格柵的大保護層鋼筋混凝土梁的平均裂縫間距和最大裂縫寬度的計算公式,且理論值與試驗值吻合較好。最后,使用ANSYS有限元軟件對配置碳纖維格柵的大保護層鋼筋混凝土梁進行數(shù)值模擬分析。通過建立不考慮鋼筋與混凝土、碳纖維格柵與混凝土之間粘結(jié)滑移的有限元模型,分析比較了荷載-撓度曲線、荷載-鋼筋應(yīng)變曲線、荷載-混凝土應(yīng)變曲線的模擬值與試驗值,模擬結(jié)果表明,數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果較吻合,數(shù)值模擬能較真實地反映試驗過程。然后分析了配置碳纖維格柵的大保護層鋼筋混凝土梁的荷載-纖維應(yīng)變曲線。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TV332

【參考文獻】

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1 徐業(yè)輝;李彬;荀勇;;織物增強混凝土薄板加固鋼筋混凝土梁的二次受彎性能試驗研究[J];工業(yè)建筑;2015年01期

2 尹世平;徐世p，

本文編號：2656076