BFRP筋嵌入式加固钢筋混凝土板受弯性能研究

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历经几百年的发展,钢筋砼结构已成为目前世界上发展速度快、应用较为广泛的一种结构体系。以整体的目光来看,国内的基础设施建设已经进入了新建建筑物和维修改造一起进行的阶段。钢筋砼结构在现代城市的基础设施、桥梁、房屋、隧道以及堤坝等方面存量巨大。现如今,我们对建筑物的强度和功能要求不断提高,对已经使用20~30年的建筑物的加固与修缮越来越引起大家的重视。在实际工程中,有些钢筋砼单向板由于设计不当、施工质量不过关、改变结构使用功能、使用过程中超负荷工作等各种因素,需要对单向板进行加固。然而,钢筋砼单向板是工程中使用次数较多、适用范围广泛的一种板的形式,它的安全性、经济性及合理性对建筑物的正常使用有着很大的影响。本文通过1块钢筋砼板和4块BFRP筋嵌入式加固钢筋砼单向板的受弯性能试验,研究了加固筋直径、开槽尺寸、槽口数量三个因素对板挠度、应力分布、裂缝开展及承载力的影响。并结合有限元分析研究了5个试件的破坏全过程,拓展研究了不同砼强度的加固板的破坏全过程。在此基础上,提出了BFRP筋加固钢筋砼板正截面受弯承载力的计算公式。试验表明,与未加固试件相比,加固试件竖向裂缝数量多、间距小、宽度窄,破坏时挠度较小。试件随着筋材加固量的增加会由延性破坏转变为脆性破坏。相比于对比板S0,开槽数量越多,加固板S2比加固板S1的极限荷载多提高了8.59%;加固筋直径越大,加固板S4比加固板S3的极限荷载多提高了30.31%;开槽尺寸越大,加固板S3比加固板S2的极限荷载多提高了17.13%。BFRP筋嵌入式加固能显著提高板的抗弯承载力。相比于对比板S0,四个加固板开裂荷载提高了20.1%~60.22%,屈服荷载提高了69.96%~126.56%,极限荷载提高了56.39%~112.42%,屈服荷载和极限荷载提高的更为显著。用有限元软件ABAQUS分析了5个板试验全过程,5个试件的有限元模拟值与试验实测值的差值小于15%,表明模型拟合度较高。用有限元拓展分析了试件S2在砼强度等级为C40、C50和C60时的受弯承载力。发现随着砼等级的提高,试件的抗弯承载力也会提高,但不是呈现线性的关系。在双筋矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算公式的基础上,推导出了BFRP筋加固钢筋砼板的正截面受弯承载力计算公式。
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