CFRP加固負載混凝土梁抗彎承載力及可靠度研究.pdf

1、碳纖維復合材料(CFRP)由于具有強度高、模量高、耐腐蝕和施工簡便等突出優(yōu)點，已經成為混凝土結構加固的主要材料，其加固計算理論研究和設計方法完善一直是人們關注的熱點問題。本文結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，尋找滯后應變隨受荷狀態(tài)的變化規(guī)律，以及對抗彎加固效果的影響，建立更加符合工程實際的滯后應變簡化公式，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用設計公

2、式，達到延性設計和可靠設計的目的，主要研究成果如下：
　　 (1)滯后應變值與受荷狀態(tài)有關，卸載前承擔的荷載越大，卸載后滯后應變值越高。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的混凝土和鋼筋的應變變化規(guī)律，得到卸載時截面應變仍服從平截面假定，受壓區(qū)混凝土和受拉鋼筋的應力-應變關系服從卸載定理，裂縫在卸載的過程中逐漸閉合，可以認為卸載過程中中和軸位置不變。
　　 (2)建立滯后應變簡化公式。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)，分別建立了相應的4個卸載后的碳纖維片材滯后應變理論公式。然后對此4個理論公式進行影響因素分析，得出配筋率和相對卸載量是影響滯后應變的重要因素，據(jù)此經過一系列回歸并結合試驗結果得到考慮受荷狀態(tài)的滯后應變簡化公式。
　　 (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結果中得出：當碳纖維布與混凝土粘貼牢固時，只有在鋼筋屈服之后，應力才會發(fā)

4、生重分布，應力的增長將由碳纖維布來承擔，說明只有利用鋼筋的屈服性質，才能充分發(fā)揮碳纖維布的作用。因此，加固設計需保證加固梁破壞之前鋼筋已經屈服。
　　 (4)采用滿足延性要求的界限配布率控制碳纖維布用量。由于滯后應變的存在，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，結合試驗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，達到經濟合理的設計目的。
　　 (5)確定滯后應變?yōu)殡S機變量的碳纖維布

5、加固混凝土梁抗彎承載力的統(tǒng)計參數(shù)和概率分布模型。首先在碳纖維布力學性能指標測試試驗的基礎上，采用數(shù)理統(tǒng)計方法得到了碳纖維布拉伸強和彈性模量的統(tǒng)計參數(shù)和概率分布模型，然后利用Matlab優(yōu)化統(tǒng)計工具箱結合Monte-Carlo法對工程常用材料強度、截面尺寸的碳纖維布加固梁按本文建議公式進行抗彎承載力模擬，在考慮滯后應變?yōu)殡S機變量的情況下，對發(fā)生規(guī)范所允許的受壓破壞時的抗力進行了統(tǒng)計分析，得到抗力比值的統(tǒng)計參數(shù)和概率分布模型。