CFRP加固木梁承載性能的理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、故宮是我國現(xiàn)存最大、最完整的古建筑群,是古建筑木結(jié)構(gòu)的杰出代表,具有極高的文物、歷史和藝術(shù)價(jià)值。故宮自1407年始建至今,經(jīng)歷了多次的重修和擴(kuò)建,現(xiàn)正進(jìn)行自辛亥革命以來規(guī)模最大的一次維修?，F(xiàn)針對(duì)故宮博物院慈寧宮七架梁及其隨梁撓度過大的現(xiàn)狀,本課題開展了木梁的加固研究工作。
　　通過20根單木梁和疊合木梁(3000mm×180mm×240mm)的加固試驗(yàn),研究了CFRP加固木梁的極限荷載、撓度、破壞類型、橫截面應(yīng)變分布及碳纖維環(huán)箍應(yīng)

2、力狀態(tài)等結(jié)構(gòu)性能。加固單木梁承載力提高約25％,加固疊合木梁承載力提高8.7%-79%,而且加固梁的剛度也有一定程度的提高。對(duì)于加固木梁和未加固木梁荷載-撓度曲線在加載初期均呈現(xiàn)線性趨勢(shì),在加載后期均出現(xiàn)不同程度的非線性。試驗(yàn)中木梁除主要發(fā)生彎曲破壞外,還存在順紋剪切破壞和剪彎破壞。
　　彎曲破壞以木材軸向拉、壓應(yīng)力達(dá)到極限強(qiáng)度為破壞的極限狀態(tài),順紋剪切破壞以木材縱截面剪應(yīng)力達(dá)到順紋剪切強(qiáng)度為破壞的極限狀態(tài),剪彎破壞則以木材剪彎段

3、中點(diǎn)截面軸向拉應(yīng)力達(dá)到斜紋抗拉強(qiáng)度為破壞的極限狀態(tài)。據(jù)此,基于彈塑性理論和強(qiáng)度折減方法提出了簡單實(shí)用的加固木梁抗彎和抗剪承載力公式。
　　通過試驗(yàn)方案對(duì)比分析,研究了不同的加固方法,如界面結(jié)構(gòu)膠加固、梁底CFRP加固和CFRP環(huán)箍加固等,對(duì)木梁承載力、抗彎剛度和疊合木梁上、下梁協(xié)同工作的影響。
　　采用通用有限元軟件ANSYS來分析未加固和加固木梁的承載力和變形情況。通過計(jì)算,得到了木梁荷載—撓度曲線和應(yīng)力云圖,并且通過與試