嵌入式碳纤维板条增强混凝土梁受弯与受剪承载力研究

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近年来,FRP材料的研究和应用已经成为国际土木工程界的热点。除了外贴加固以外,开发FRP材料更新的应用途径成为国际上广为关注的问题。嵌入式(Near-Surface Mounted,简称NSM)板条(也称“筋”)加固法便是其中有代表性的一种,它作为FRP加固的一种有效的补充形式,正越来越多的受到关注。国内该加固方法的研究尚处于起步阶段,还没有实际工程应用。国外,嵌入式方法已经应用于许多工程加固中,并取得了良好的效果,并且开展了相应的嵌入式增强构件承载力的研究工作。目前大部分试验研究内容集中在材料粘结性能和梁抗弯承载力方面。嵌入式增强梁抗剪承载力研究较少。本文在此基础上针对以往研究的成果和不足,重点研究以下内容并取得了相应的成果。 1)本次试验重点研究混凝土梁抗剪承载力试验。以往的抗剪试验侧重相同嵌入形式下,各承载力影响因素的分析。本文则通过采用不同嵌入方式进行对比,寻求最有效的嵌入形式,如条形嵌入,棱形嵌入和槽形嵌入。试验表明棱形嵌入承载力增强效果最好。 2)对于抗弯承载力增强试验研究。不考虑锚固长度以及其他参数对承载力的影响,而是保证嵌入板条锚固长度的前提下尝试采用不同位置的嵌入,如梁底嵌入,梁侧嵌入。分析不同部位嵌入对承载力提高的影响。试验结果表明梁侧嵌入是一种有效的补充形式。 3)对试验梁的极限承载力,刚度,裂缝开展和分布以及箍筋、纵筋和FRP板条的应变等情况进行综合研究分析。通过与控制梁的对比,分析嵌入式增强梁的在上述方面的自身特点,为后期的理论分析提供参考和依据。 4)在试验结果分析的基础上,对嵌入式FRP板条承载力进行理论分析和承载力提高计算。在试验总结和理论分析基础上提出抗剪和抗弯承载力增强计算方法,并取得了较好的拟合效果。 5)分析了斜裂缝的产生机理,对开裂荷载和裂缝宽度进行理论分析和计算,并于试验结果进行比较获得良好的精度。 6)通过有限元数值模拟分析,研究不同增强方式对承载力,刚度和裂缝的影响。并通过与试验结果的比较,分析有限元方法的优势和不足;同时利用试验结果修正有限元分析参数,建立更加合理的计算模型,为以后研究工作提供经验并打好基础。
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