高强钢绞线网—高性能砂浆加固钢筋混凝土梁抗冲击性能研究

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当今建筑高速发展的社会,钢筋混凝土结构无疑是最普遍的建筑结构。而近年来,钢筋混凝土结构在服役期间经常遭受各种事故型冲击,如工业建设中的重物坠落、爆炸事故的飞溅物冲击、船舶撞击桥墩、汽车撞击护栏等等,此类冲击荷载的特点往往是荷载强度高,作用时间短,但却对结构造成极大地破坏,甚至造成人员伤亡,导致不可估量的损失。国内外学者主要对冲击作用下钢筋混凝土构件的破坏形态、构件变形、混凝土应力应变、钢筋应力应变等变化规律做出了杰出贡献,得出了相关理论模型及计算方法。同时也提出了多种用于钢筋混凝土结构的抗冲击性能的加固措施,如增加截面法、粘钢加固法、粘纤维复合材料加固法等。本文提出的用于钢筋混凝土结构抗冲击性能的加固方法为近年刚兴起的加固技术——高强钢绞线网-高性能砂浆加固技术。为深入了解高强钢绞线网-高性能砂浆加固钢筋混凝土梁的抗冲击性能,共制作了8根(B-1-B-8)钢筋混凝土梁,并对其中5根进行加固,利用湖南大学结构实验室的冲击试验台对7根梁(3根普通梁,4根加固梁)进行落锤冲击试验,还有1根加固梁作为对比研究,进行静力加载试验。通过比较同样冲击能量下的几组对比试验,由梁加固前后的破坏形态,结合多个位置的挠度变化,钢筋、混凝土应变以及加速度的时程曲线,得出该加固工艺对钢筋混凝土梁抗冲击性能的提高。试验研究结果表明:加固后钢筋混凝土梁的抗冲击能力显著提高,钢绞线和高性能砂浆作为外加层,不仅增加了梁的抗弯剪能力和刚度,提高了结构的耗能能力,而且限制了裂缝的发展,使梁的整体性和延性更好。为了进一步加强对钢筋混凝土梁及其加固梁受低速冲击后的动力响应,本文利用LS-DYNA有限元软件对B-3,B-5梁进行了数值模拟,主要比较了梁的破坏形态与跨中挠度,数值模拟结果表明与试验结果相当符合,深化了试验所得结论。同时也提出了用于冲击研究的数值模拟方法。在上述试验与数值模拟的基础上得出本文的结论,并提出一些可供实际工程应用的参考意见以及后续的展望。
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