碳纖維布加固銹蝕鋼筋混凝土梁受彎性能研究.pdf

1、為推動(dòng)碳纖維布在銹蝕鋼筋混凝土受彎構(gòu)件加固領(lǐng)域中的應(yīng)用，必須對(duì)外貼碳纖維布加固法的可行性進(jìn)行研究，了解加固系統(tǒng)的作用機(jī)理，并建立相應(yīng)的加固構(gòu)件受力性能評(píng)價(jià)方法。 采用拉拔試驗(yàn)研究了碳纖維布約束對(duì)銹蝕鋼筋與混凝土間粘結(jié)性能的影響。結(jié)果表明，箍筋約束與碳纖維布包裹均對(duì)兩者之間的粘結(jié)性能具有明顯改善作用，極限粘結(jié)強(qiáng)度提高，破壞模式也多數(shù)由劈裂破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榘纬銎茐?。根?jù)試驗(yàn)結(jié)果建立了不同約束條件下銹蝕鋼筋與混凝土間粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算模型。

2、 利用恒電流法獲得14根銹蝕鋼筋混凝土梁試件，其中8根梁在達(dá)到預(yù)定銹蝕率后采用外貼碳纖維布進(jìn)行加固，并進(jìn)行四點(diǎn)彎曲加載。試驗(yàn)結(jié)果表明，縱向受拉鋼筋銹蝕很大程度上降低了鋼筋混凝土梁的承載力和剛度，銹蝕嚴(yán)重時(shí)梁甚至發(fā)生了銹蝕鋼筋拉斷的脆性破壞方式。外貼碳纖維布加固能明顯提高銹蝕梁的極限承載力，改善梁的整體工作性能。加固量偏小時(shí)，梁的破壞方式為碳纖維布拉斷；隨加固量增大，梁的破壞模式可轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷繅核?。U型箍約束能有效地提高梁的整體受力性

3、能，防止縱向碳纖維布過(guò)早剝離的發(fā)生。 在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用DIANA軟件建立有限元模型對(duì)未加固銹蝕鋼筋混凝土梁進(jìn)行研究，目的在于深入研究鋼筋與混凝土粘結(jié)退化對(duì)梁抗彎性能影響，探索不均勻銹蝕梁的受力性能。結(jié)果表明，鋼筋端部錨固良好情況下，粘結(jié)退化對(duì)梁承載力影響不大，而彎剪段粘結(jié)破壞以及由此產(chǎn)生的梁拱作用轉(zhuǎn)換導(dǎo)致梁抗彎剛度發(fā)生明顯退化?；谏鲜鼋Y(jié)論和計(jì)算結(jié)果，建立了粘結(jié)退化開(kāi)始影響結(jié)構(gòu)性能的臨界銹蝕率計(jì)算模型?？蓪⒖v向不均勻銹蝕梁簡(jiǎn)化

4、為鋼筋錨固良好的全跨均勻銹蝕梁，但承載力計(jì)算時(shí)取用不均勻銹蝕的最大銹蝕率控制，剛度與變形性能計(jì)算則采用平均銹蝕率計(jì)算。 在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立三維有限元模型對(duì)于碳纖維布加固后的銹蝕鋼筋混凝土梁進(jìn)行計(jì)算分析。結(jié)果表明，對(duì)于分段銹蝕率測(cè)量方法測(cè)得的銹蝕率，承載力計(jì)算宜采用最大銹蝕率，剛度計(jì)算宜采用平均銹蝕率。參數(shù)分析結(jié)果表明，采用銹損鋼筋等效碳纖維布加固后，銹蝕梁承載力均能達(dá)到或超過(guò)未銹蝕參照梁的水平。但隨銹蝕率增大，采用等效碳纖維布加

5、固使梁的破壞模式由碳纖維布拉斷轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷翂核?。?duì)于同一銹蝕梁，隨碳纖維布加固量增大，梁的承載力有明顯提高；但達(dá)到一臨界值后，破壞模式由碳纖維布拉斷轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷翂核?，此后加固量的進(jìn)一步增大對(duì)承載力的提高效果大幅減弱。 基于上述試驗(yàn)及分析結(jié)果，確定了加固銹蝕梁的碳纖維布有效拉應(yīng)變限值，并由此建立了抗彎承載力計(jì)算模型。在變形性能方面，則根據(jù)鋼筋與混凝土產(chǎn)生滑移的特點(diǎn)，引入銹蝕鋼筋綜合應(yīng)變系數(shù)，并基于試驗(yàn)及數(shù)值結(jié)果提出其計(jì)算模型，建立