FRP加固RC雙向板在靜載及化爆作用下的試驗(yàn)研究與理論分析.pdf

1、已建房屋常因使用功能改變、荷載增加、錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)和低劣的施工、自然災(zāi)害的損傷、材料老化等原因需要進(jìn)行加固修復(fù)。外貼纖維增強(qiáng)聚合物(FiberReinforcedPolymerFRP)加固混凝土結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)高效、施工方便快捷、耐腐蝕抗疲勞、不增加結(jié)構(gòu)自重和尺寸等優(yōu)點(diǎn)。因此，近十余年來(lái)，外貼FRP加固技術(shù)在國(guó)內(nèi)外加固改造工程中得到了廣泛應(yīng)用。但是，F(xiàn)RP加固混凝土結(jié)構(gòu)的剝離破壞機(jī)理、FRP加固RC雙向板在靜載及常規(guī)武器爆炸作用下的結(jié)構(gòu)性能等問(wèn)

2、題還沒(méi)有得到很好的解決。本文采用試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬以及理論分析等手段，對(duì)FRP抗彎加固混凝土梁的粘結(jié)性能、FRP加固RC雙向板在靜載及常規(guī)武器爆炸作用下的受力性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： 1、FPP抗彎加固混凝土梁粘結(jié)性能的研究 通過(guò)9個(gè)梁式模型的試驗(yàn)，考察了混凝土強(qiáng)度、FRP粘結(jié)長(zhǎng)度對(duì)粘結(jié)性能的影響，分析了FRP應(yīng)變、粘結(jié)應(yīng)力的發(fā)展及分布形狀，研究了粘結(jié)界面的破壞形態(tài)，驗(yàn)證了有效粘結(jié)長(zhǎng)度的存在，得到了

3、局部粘結(jié)應(yīng)力—滑移曲線，統(tǒng)計(jì)實(shí)測(cè)曲線得到了粘結(jié)應(yīng)力最大值及對(duì)應(yīng)的滑移、極限滑移量以及界面斷裂能的變化規(guī)律及影響因素；在對(duì)局部粘結(jié)應(yīng)力—滑移測(cè)試曲線回歸分析的基礎(chǔ)上，提出了幾種不同復(fù)雜程度的粘結(jié)應(yīng)力—滑移本構(gòu)模型；通過(guò)求解得到了粘結(jié)節(jié)點(diǎn)的彈性極限荷載計(jì)算公式，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸，修正了Chen-Teng極限承載力計(jì)算公式中的回歸系數(shù)來(lái)考慮彎曲效應(yīng)的影響。 2、FRP加固RC雙向板在靜載作用下的研究 通過(guò)6塊FRP加固RC

4、雙向板和3塊普通板的試驗(yàn)，研究了FRP抗彎加固RC雙向板的破壞形態(tài)，分析了FRP加固對(duì)結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂、裂縫分布、剛度以及極限承載力的影響，考察了鋼筋、FRP應(yīng)變發(fā)展及分布規(guī)律；采用ANSYS8.1有限元程序?qū)庸贪宓氖芰θ^(guò)程進(jìn)行了非線性分析，對(duì)荷載—撓度曲線、加固板的內(nèi)力分布、FRP應(yīng)變分布以及加固機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，分析了配筋率、FRP粘貼率以及FRP條帶凈間距對(duì)加固效果的影響，建議FRP條帶凈間距取2.5h；對(duì)FRP加固雙向板破壞前

5、各受力階段的撓度進(jìn)行了計(jì)算，提出了正常使用階段，F(xiàn)RP加固板的撓度計(jì)算公式，在第二章研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸，提出了雙向受力下，F(xiàn)PP剝離應(yīng)變計(jì)算公式，分析了普通板和FRP加固板板單元截面抵抗彎矩的區(qū)別，提出了FRP加固板板單元截面極限抵抗彎矩的計(jì)算公式，采用屈服線理論，建立了FRP加固板的極限承載力計(jì)算公式。 3、FRP加固RC雙向板在常規(guī)武器爆炸作用下的研究 通過(guò)集團(tuán)裝藥隔土爆炸作用下4塊FRP加固板和1塊

6、普通板的試驗(yàn)，考察了裂縫的產(chǎn)生、開(kāi)展過(guò)程及分布形狀，分析了結(jié)構(gòu)的荷載、位移、加速度、鋼筋和混凝土以及FRP應(yīng)變響應(yīng)時(shí)程，研究了FRP加固板的破壞特征，研究結(jié)果表明，外貼FRP加固能有效改善結(jié)構(gòu)的抗爆性能；采用LS-DYNA3D動(dòng)力有限元程序，對(duì)常規(guī)武器爆炸作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，考察了結(jié)構(gòu)的爆炸荷載、塑性應(yīng)變、有效應(yīng)力的分布形態(tài)，將數(shù)值模擬得到的荷載、位移、加速度、鋼筋和FRP應(yīng)變響應(yīng)時(shí)程與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比；從材料本構(gòu)

7、關(guān)系出發(fā)，根據(jù)結(jié)構(gòu)各個(gè)階段的受力特征，建立了加固板的彎曲抗力模型；對(duì)TM5-855-1的地沖擊計(jì)算公式進(jìn)行簡(jiǎn)化，按介質(zhì)—結(jié)構(gòu)相互作用理論確定結(jié)構(gòu)的爆炸荷載，利用虛功原理建立了加固板的運(yùn)動(dòng)微分方程，進(jìn)行了彈塑性體系的動(dòng)力響應(yīng)分析，求解了理想彈塑性體系和剛塑性模型動(dòng)力響應(yīng)的解析解，探討了介質(zhì)—結(jié)構(gòu)相互作用系數(shù)、綜合反射系數(shù)、荷載作用時(shí)間以及動(dòng)效系數(shù)的計(jì)算公式。 4、外貼FRP條帶加固RC雙向板的設(shè)計(jì)計(jì)算方法 簡(jiǎn)要論述了外貼F