【摘 要】
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直接剪切型锚栓钢板通过直剪锚栓将钢板固定在钢筋混凝土梁表面,能够有效提升结构性能。直剪锚栓消除了锚栓与钢板孔壁之间的安装间隙,保证了钢板与钢筋混凝土梁之间良好的协同工作性能,不仅能够提高构件的刚度,同时也能限制裂缝的发展,有效的提升了承载能力。由于现行加固设计规范在抗剪扭方面存在空白,研究直接剪切型锚栓钢板抗剪扭加固具有重要意义。在团队前期的研究中,直剪锚栓钢板加固法在混凝土梁抗弯和抗剪研究中已经
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直接剪切型锚栓钢板通过直剪锚栓将钢板固定在钢筋混凝土梁表面,能够有效提升结构性能。直剪锚栓消除了锚栓与钢板孔壁之间的安装间隙,保证了钢板与钢筋混凝土梁之间良好的协同工作性能,不仅能够提高构件的刚度,同时也能限制裂缝的发展,有效的提升了承载能力。由于现行加固设计规范在抗剪扭方面存在空白,研究直接剪切型锚栓钢板抗剪扭加固具有重要意义。在团队前期的研究中,直剪锚栓钢板加固法在混凝土梁抗弯和抗剪研究中已经取得了非常好的效果,并对抗剪扭也进行了少量试验研究,基于此,本文通过前期的有限元模拟,探究其加固机制,对新的直剪锚栓钢板布置方式进行了探讨,从而制定了后续的试验计划。设计并制作两根同尺寸同配筋钢筋混凝土梁试件,共计四个试验段,分别进行不加固、直接剪切型锚栓钢板加固,粘贴碳纤维布U型箍条加固。对比以上剪扭加固方法,并进行有限元模拟,对受力过程中加固钢板的作用机制进行了分析,获得了以下主要成果:(1)四个试验段的对比试验结果表明,加固后的试验梁其抗扭承载力、刚度以及延性均得到了提升。其中粘贴碳纤维布U型箍条加固法在受力过程中发生了明显且持续的破裂剥离声响,存在加固材料剥离破坏问题,其对结构性能的提升要显著弱于直接剪切型锚栓钢板加固法;两段采用直接剪切型锚栓钢板加固的梁段,采取端部锚固措施的试验段对结构性能的提升要略大于不采取锚固措施的。从实际工程应用的角度来说,不采取端部锚固形式的直接剪切型锚栓钢板加固方法能达到基本可接受承载力提高水平,且施工快捷简便,成本更低。(2)通过对加固钢板应力应变分析,发现在构件受剪扭过程中钢板体现出了良好的协同受力性能,形成了与混凝土梁上理论应力应变分布特征相符的结果。其应力应变水平变化从初期便开始发展,整体的规律也符合变角空间桁架模型理论的内力规律;根据实测应变数值得出主压应力较大的测点处在混凝土变角空间桁架模型中混凝土斜压杆形成的斜向压力场范围内,证明钢板具良好的协同工作性能。(3)进行有限元模拟用于试验前期构件设计的指导与后期试验结果的对比。模拟结果展现了直剪锚栓钢板良好的协同受力性能。钢板的应力应变分析与试验结果相互验证;对箍筋应力分析,发现钢板有效覆盖范围内的应力水平小于未加固梁,证明钢板为钢筋承担拉力的作用。
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