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玄武岩纤维增强复合材料(Basalt Fiber-Reinfoced Polymer,简称BFRP)是一种新型的结构加固材料,具有高强度、耐高温性能好、低密度、低吸湿率、良好的介电性和对腐蚀介质的化学稳定性。目前,对于BFRP在土木工程领域的应用和研究尚处于起步阶段,其用于混凝土结构或构件的加固性能的试验及理论依据尚不成熟。但是,基于其良好的力学性能和化学性能,有望在土木工程领域内取得良好的经济和社会效益,故本文对其加固钢筋混凝土梁的受弯性能作出了初步的研究和分析。
本文通过6根钢筋混凝土适筋梁的试验研究,探讨了粘贴BFRP布受弯加固钢筋混凝土梁的加固效果(包括加固梁正截面承载力、截面刚度、延性以及破坏形态等);分析了不同BFRP布加固量、端部锚固方式、混凝土强度等因素对加固效果的影响;推导了加固梁正截面承载力、截面短期刚度以及挠度的理论计算公式,采用本文公式的计算结果与试验结果吻合较好。
本文具体研究如下内容:
(1)分析粘贴BFRP布加固后钢筋混凝土梁极限承载能力、截面短期刚度、延性的变化以及裂缝的形成和发展情况;
(2)分析粘贴BFRP布加固后钢筋混凝土梁截面平均应变分布是否符合平截面假定,以及加固梁的破坏形态;
(3)分析不同强度等级混凝土和不同BFRP布端部锚固方式对粘贴BFRP布加固钢筋混凝土梁的加固效果影响;
(4)提出采用条分法,通过编制程序来计算BFRP布受弯加固钢筋混凝土梁的正截面承载力,计算结果与试验结果吻合较好;
(5)对于FRP布拉断破坏模式下混凝土压应变未达到其峰值应变的情况(即εbf=εbfu,εc<εo),现有理论仅给出设计建议未提出相应正截面承载力计算公式,本文针对此破坏模式推导了相应的计算公式;
(6)基于已有CFRP受弯加固钢筋混凝土梁理论,针对本文试验梁的破坏模式,推导了加固梁各种破坏模式下正截面承载力的计算公式以及刚度和挠度的理论计算公式,理论计算结果与试验结果吻合较好: (7)对本文以及本文试验的不足之处进行了总结,并提出有待于进一步研究解决的问题。
本文研究为上海市电力公司科研项目“既有输配电工程结构可靠性检测评定与加固技术关键技术的研究”的一个子课题。