鋼筋混凝土雙向板單向加固技術(shù)的試驗(yàn)研究.pdf

1、混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外土木工程界研究的熱點(diǎn)問題。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的建筑物加固與改造技術(shù)的總體水平還不高，尚有許多問題亟待解決，其中鋼筋混凝土雙向板作為最普通的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對(duì)其加固技術(shù)的研究和創(chuàng)新一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)課題。 眾所周知，在已有的許多加固技術(shù)中，在鋼筋混凝土構(gòu)件的受拉區(qū)表面粘貼薄鋼板或纖維增強(qiáng)聚合物FRP(Fiber Reinforced polymer)片材是一種業(yè)已證明的有效加固方法，它能顯著

2、提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和變形剛度、改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂性能；與外貼加固法相比，體外預(yù)應(yīng)力加固則可以通過控制張拉噸位來主動(dòng)消除新增加部分的應(yīng)力滯后，使結(jié)構(gòu)加固后新、舊兩部分能夠更好地協(xié)同工作而成為一個(gè)有機(jī)的整體，因而體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)也被認(rèn)為是目前最有效的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)之一。近十年來，在鋼筋混凝土雙向板的加固技術(shù)研究和工程實(shí)踐中，在外貼加固法的應(yīng)用和研究方面都已做了一定的工作，但怎樣利用雙向板的受力特點(diǎn)，將一般是各向同性的鋼筋混凝土雙向板通過外

3、貼單向鋼板條以形成新的正交異性板來達(dá)到加固目的，以及又如何將體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)應(yīng)用在雙向板的加固實(shí)踐中，近年來雖然有一些工程的應(yīng)用實(shí)例，但在這兩方面的系統(tǒng)研究國(guó)內(nèi)外都少有涉及。為此，本文著重對(duì)粘貼單向鋼板條和單向張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼筋加固鋼筋混凝土雙向板的受力性能進(jìn)行較為深入的試驗(yàn)研究和理論分析。 主要研究?jī)?nèi)容如下： 1．變剛度雙向板的內(nèi)力和變形鋼筋混凝土雙向板在板底粘貼一塊鋼板后，板的剛度發(fā)生了變化，成為了變剛度板。本文利

4、用彈性理論分析了粘貼單向鋼板條后混凝土雙向板中單寬板條梁的受力特點(diǎn)，研究指出由于雙向板中扭矩的存在減少了板條梁的彎曲變形，鋼板條承受的正應(yīng)力和剪應(yīng)力和板條梁中混凝土截面所承受的正應(yīng)力和剪應(yīng)力一起構(gòu)成了外荷載作用下板條梁的截面正彎矩和側(cè)面扭矩，粘貼單向鋼板條降低了其橫向板條梁所分配到的荷載比值，說明了單向粘貼鋼板條加固雙向板的工作機(jī)理。 2．粘貼界面的應(yīng)力分布采用考慮分布扭矩對(duì)界面應(yīng)力影響的條帶法，通過求解外貼鋼板條加固雙向板中單

5、向板條梁微元的平衡方程，推導(dǎo)給出了界面粘結(jié)應(yīng)力的計(jì)算公式，分析計(jì)算了粘結(jié)正應(yīng)力和粘結(jié)剪應(yīng)力的分布規(guī)律，并比較了雙向板和單向板(梁)粘結(jié)應(yīng)力的異同。 3．雙向板在板邊彎矩和面內(nèi)壓力作用下的內(nèi)力和變形本文首先采用能量法分析給出了雙向板在板邊分布彎矩和集中彎矩以及在板邊的面內(nèi)均布?jí)毫图袎毫Ψ謩e作用時(shí)的撓度變形表達(dá)式，然后利用差分原理計(jì)算了各種荷載工況下雙向板的內(nèi)力分布，并用VB語言編制了求解雙向板變形和內(nèi)力的計(jì)算機(jī)程序，最后在分析

6、計(jì)算實(shí)例的基礎(chǔ)上說明了張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)雙向板的加固作用機(jī)理。 4．單向加固鋼筋混凝土雙向板的試驗(yàn)研究本文共完成了兩類單向加固的試驗(yàn)研究工作，其一是具有8個(gè)試件的外貼單向鋼板條加固鋼筋混凝土雙向板的室內(nèi)模型試驗(yàn)，第二個(gè)是包括5個(gè)試件的單向張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼筋加固鋼筋混凝土雙向板的現(xiàn)場(chǎng)足尺原型試驗(yàn)。試驗(yàn)研究的主要內(nèi)容為：?jiǎn)蜗蚣庸贪宓牧芽p形態(tài)和破壞形態(tài)，加固板的變形和抗裂性能，加固板的極限承載力，體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力增量，外貼鋼板條

7、和體外預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置型式對(duì)加固效果的影響等等。研究表明，鋼板條和體外預(yù)應(yīng)力鋼筋在雙向板的跨中板帶“集中密布”時(shí)的加固效果最佳。 5．單向加固鋼筋混凝土雙向板的非線性有限元分析利用商用ANSYS有限元軟件對(duì)兩類單向加固試驗(yàn)板進(jìn)行了加載全過程的非線性模擬分析，并把有限元計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)值進(jìn)行了比較，同時(shí)分析了加固參數(shù)(如鋼板條的厚度、間距以及預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉噸位等)對(duì)加固效果的影響。 6．單向加固鋼筋混凝土雙向板的極限承載力