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火灾是当今世界上发生频率最大的一种灾害。受火后的混凝土物理力学性能有所降低,抗压强度、抗拉强度和弹性模量均有所降低,因此造成受火后钢筋混凝土结构的承载力、刚度不足,需对受火后混凝土结构进行加固修复。
碳纤维复合材料(carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)具有优异力学性能、良好的耐腐蚀性和施工便捷等优点,广泛的用于钢筋混凝土结构的加固。但是,国内外对CFRP加固受火后钢筋混凝土结构的的研究不多,试验数据和理论研究均不足,严重制约了CFRP加固技术在受火后钢筋混凝土结构中的应用。本文通过对碳纤维布加固受火后钢筋混凝土连续梁的试验研究和理论分析,研究了CFRP加固受火后混凝土梁的力学性能变化。主要内容包括:
(1)系统的总结了国内外有关混凝土、钢筋和其两者的粘结性能在高温(火灾)后的力学性能的研究成果,在此基础上确定了适合本文研究的各种材料高温后的力学性能指标的取值。
(2)设计制作了4根T形截面钢筋混凝土2跨连续梁,并在同济大学工程抗火实验室的“水平构件抗火试验炉”中,按照ISO834标准升温曲线升温,受火时间为1小时,测定混凝土梁的温度场分布。
(3)采用不同的CFRP加固模式分别对受火后的混凝土梁进行加固,对加固梁和对比梁进行静载试验,记录不同荷载下连续梁的挠度、钢筋、混凝土和碳纤维布的应变,对试验数据进行综合整理,分析了碳纤维布对受火后混凝土连续梁的刚度、屈服荷载、极限承载力和破坏模式的影响,比较了各试件混凝土、钢筋和碳纤维布的应变。
(4)提出了受火后混凝土梁截面刚度的计算方法,并根据变刚度梁的计算理论,对受火后钢筋混凝土连续梁的截面弯矩进行计算。分析CFRP加固后钢筋混凝土梁的破坏模式,并根据梁截面受压区位置和受压区是否直接受火的不同,区别对待连续梁的正弯矩区和负弯矩区,提出了相应的CFRP加固受火后混凝土梁截面受弯承载力的计算方法。
最后,对本文的研究内容进行总结,并对今后进一步研究方向提出建议和展望。