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粘贴钢板、玻璃纤维、碳纤维等材料是结构直接加固中一种较为简便的加固形式,近年来被广泛地应用于工程实际中,尤其以粘贴碳纤维为研究和应用的热点。由于粘贴材料性能的不同,加固设计的计算方法也不一。因此,在工程应用中极不方便,也很难进行对比。但是,上述这类加固方法在承载力计算上有很大的相似性,完全可以用一个统一的通用公式进行计算,这有利于选择最佳的加固材料。基于这一想法,本文将这类加固方法统称为“粘贴加固”,并主要研究粘贴加固钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算的通用公式。 本文总结出粘贴加固的基本原理:通过粘贴高强的抗拉材料,进而使得受弯构件的受压区混凝土高度增加,从而提高原钢筋混凝土受弯构件的正截面承载力。 由平截面假定和界限破坏理论,并保证粘贴加固梁具有一定的变形能力和较为充分地发挥混凝土的抗压性能,本文以受压区混凝土边缘应变达到峰值应变(0.002),而加固材料应变刚好达到极限值(0.01)的界限破坏时混凝土受压区高度做为粘贴加固梁设计高度的下限值ξc0bh。同时,引入可靠性鉴定标准,推导出其相应的设计上限值ξmaxh0(见表2.2)。由粘贴加固上、下限,引入钢筋的界限破坏,本文将粘贴加固受弯构件的设计破坏形态分为三类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类),并给出相应的承载力计算公式和各自的使用范围。 为简化计算Ⅰ类设计破坏形态时粘贴加固构件的抗弯承载力,本文引入误差调整系数γ1,将规范混凝土应力—应变公式(2.1)简化成一阶线性公式(2.17)并代入计算。结果表明,该公式的计算值不仅具有较好的精度,且偏于安全。 本文在有关文献的基础上,引入误差调整系数γ2,推导出钢筋混凝土受弯构件二次受力下粘贴加固材料滞后应变εtag的计算公式(2.63)~(2.66)。经检验,该套公式计算简便且与试验结果吻合较好。同时,本文根据受弯加固构件的二次受力理论,提出了一整套较为完整的粘贴加固梁在二次受力情况下的正截面承载力计算公式,并给出相应的工程实例计算。 本文采用改进的弯矩—曲率算法,较为准确地计算出粘贴加固受弯构件的开裂弯矩、屈服弯矩,计算结果与试验结果吻合较好。本文还将改进的算法运用于粘贴加固受弯构件的荷载—挠度曲线和二次受力问题的计算中,得出与试验结果吻合较好的计算曲线(图3.17~3.20)。同时,程序计算结果表明,加固梁在二次受力的作用下,屈服弯矩随着初始荷载的增加而减小,但极限抗弯承载力受初始荷载影响较小。 本文引入新的对比方法,即不同材料的加固在最终均达到同样的极限抗弯承载力时,比较其各自的弯矩一曲率和荷载一挠度变化情况,并自行编制程序进行计算。同时,本文还从理论的角度上对不同材料粘贴加固梁之间以及加固梁与未加固梁的曲率延性性能给予了定性分析,并得出与本文程序计算结果(图3.22~3.25)基本一致的结论。