CFRP加固負(fù)載混凝土梁抗彎承載力及可靠度研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料(CFRP)由于具有強(qiáng)度高、模量高、耐腐蝕和施工簡(jiǎn)便等突出優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為混凝土結(jié)構(gòu)加固的主要材料，其加固計(jì)算理論研究和設(shè)計(jì)方法完善一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文結(jié)合鋼筋混凝土梁在不同受荷狀態(tài)下加固前以及碳纖維布加固后的受彎承載力試驗(yàn)，尋找滯后應(yīng)變隨受荷狀態(tài)的變化規(guī)律，以及對(duì)抗彎加固效果的影響，建立更加符合工程實(shí)際的滯后應(yīng)變簡(jiǎn)化公式，并從可靠度角度出發(fā)，建立以界限配布率控制材料用量的碳纖維布加固混凝土梁受彎承載力的實(shí)用設(shè)計(jì)公

2、式，達(dá)到延性設(shè)計(jì)和可靠設(shè)計(jì)的目的，主要研究成果如下：
　　 (1)滯后應(yīng)變值與受荷狀態(tài)有關(guān)，卸載前承擔(dān)的荷載越大，卸載后滯后應(yīng)變值越高。根據(jù)鋼筋混凝土梁在不同荷載歷史條件下卸載至不同程度時(shí)的混凝土和鋼筋的應(yīng)變變化規(guī)律，得到卸載時(shí)截面應(yīng)變?nèi)苑钠浇孛婕俣?，受壓區(qū)混凝土和受拉鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系服從卸載定理，裂縫在卸載的過(guò)程中逐漸閉合，可以認(rèn)為卸載過(guò)程中中和軸位置不變。
　　 (2)建立滯后應(yīng)變簡(jiǎn)化公式。首先根據(jù)卸載前鋼筋混

3、凝土梁受壓區(qū)混凝土和受拉鋼筋所處的4種不同彈塑性狀態(tài)，分別建立了相應(yīng)的4個(gè)卸載后的碳纖維片材滯后應(yīng)變理論公式。然后對(duì)此4個(gè)理論公式進(jìn)行影響因素分析，得出配筋率和相對(duì)卸載量是影響滯后應(yīng)變的重要因素，據(jù)此經(jīng)過(guò)一系列回歸并結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果得到考慮受荷狀態(tài)的滯后應(yīng)變簡(jiǎn)化公式。
　　 (3)鋼筋的屈服是加固梁發(fā)生延性破壞的有利條件。從不同損傷程度的鋼筋混凝土梁抗彎加固試驗(yàn)結(jié)果中得出：當(dāng)碳纖維布與混凝土粘貼牢固時(shí)，只有在鋼筋屈服之后，應(yīng)力才會(huì)發(fā)

4、生重分布，應(yīng)力的增長(zhǎng)將由碳纖維布來(lái)承擔(dān)，說(shuō)明只有利用鋼筋的屈服性質(zhì)，才能充分發(fā)揮碳纖維布的作用。因此，加固設(shè)計(jì)需保證加固梁破壞之前鋼筋已經(jīng)屈服。
　　 (4)采用滿(mǎn)足延性要求的界限配布率控制碳纖維布用量。由于滯后應(yīng)變的存在，為充分發(fā)揮材料作用以及避免脆性破壞的發(fā)生，與傳統(tǒng)的界限破壞條件不同，結(jié)合試驗(yàn)重新確定界限破壞條件，據(jù)此確定最小配布率和最大配布率，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)目的。
　　 (5)確定滯后應(yīng)變?yōu)殡S機(jī)變量的碳纖維布

5、加固混凝土梁抗彎承載力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率分布模型。首先在碳纖維布力學(xué)性能指標(biāo)測(cè)試試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法得到了碳纖維布拉伸強(qiáng)和彈性模量的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率分布模型，然后利用Matlab優(yōu)化統(tǒng)計(jì)工具箱結(jié)合Monte-Carlo法對(duì)工程常用材料強(qiáng)度、截面尺寸的碳纖維布加固梁按本文建議公式進(jìn)行抗彎承載力模擬，在考慮滯后應(yīng)變?yōu)殡S機(jī)變量的情況下，對(duì)發(fā)生規(guī)范所允許的受壓破壞時(shí)的抗力進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，得到抗力比值的統(tǒng)計(jì)參數(shù)和概率分布模型。