基于约束混凝土的RC柱承载力加固研究

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钢筋混凝土柱子在长期服役过程中由于混凝土的碳化、碱骨料反应、雨水腐蚀、抗冻抗渗性能缺陷、钢筋的锈蚀,使得此构件不能满足正常功能的使用,加上设计与施工中的缺陷等原因,对承载力不足的柱子需要进行加固。本文主要研究是采用增大截面法对柱子进行加固,而对于这种加固方法,本课题研究的重点是通过对节点区域利用约束理论加强约束,形成有效约束区域,在无搭接层的情况下,保证加固柱子上部荷载能顺利传递到加固区域,即加固区域新增混凝土部分能完全参与受力。为了弄清楚节点区域的约束机理、约束端向下传力机理以及影响约束区域约束效应的参数,论文主要进行了以下几项工作:①对古典的约束理论进行了总结,针对较为典型的箍筋约束混凝土柱轴心受压理论分析及试验数据进行搜集整理,对约束机理、约束效果的影响因素进行分析,从而为本课题研究提供理论依据。②通过大型通用有限元软件ABAQUS,建立本课题的有限元模型,同时分析了一根采用增大截面法加固的柱子,认为搭接层下部增大截面部分完全参与受力,分析出加固柱的受压极限承载力,与基于节点约束的无搭接层加固柱的承载力进行对比,并与混凝土加固规范中的承载力公式计算的理论值对比,从而对该加固方案的可行性进行分析。③通过有限元软件的模拟,对各个影响节点约束区约束效应的参数进行分析,得出各个参数约束形式下加固柱的受压承载力,并与有搭接层时的极限承载力进行对比,从而得出这些参数在满足何种条件时能够实现在取消搭接层的前提下,使加载端的荷载顺利传递到约束区下方的加固区域,保证核心柱与外围混凝土共同受力,同时,在这一分析过程中,利用以往的约束理论对该约束区的约束机制进行简化,通过理论推导出各参数对节点约束区约束效应影响的简化式子,从而与有限元分析结果进行对比,为下一步试验研究奠定理论基础。④根据有限元分析的结果,定出约束区体积配箍率、约束区高度,以及厚度,浇筑构件,进行试验性研究,对试验验结果整理分析,与有限元模型分析结果对比,验证该加固方案的可行性。
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