【摘 要】
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钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)梁受剪开裂问题普遍存在,剪切破坏危害巨大,剪切破坏机理复杂,提升劣化RC梁抗剪性能并延长其使用寿命迫在眉睫。超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,U H P C)具有优秀的力学性能和耐久性,应用于R C梁抗剪加固界面粘结可靠,加固效率高,耐久性好。为研究UHPC加固损伤RC梁的抗剪加固方法、受剪机制
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钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)梁受剪开裂问题普遍存在,剪切破坏危害巨大,剪切破坏机理复杂,提升劣化RC梁抗剪性能并延长其使用寿命迫在眉睫。超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,U H P C)具有优秀的力学性能和耐久性,应用于R C梁抗剪加固界面粘结可靠,加固效率高,耐久性好。为研究UHPC加固损伤RC梁的抗剪加固方法、受剪机制与抗剪性能,进行了UHPC加固损伤RC梁抗剪性能试验研究、有限元模拟和理论计算方法分析,主要研究工作和结论如下:设计并制作了8根高纵筋配筋率RC工字梁,其中6根在预损伤加载开裂后,对腹板两侧浇筑UHPC进行加固,2根未加固梁为对比梁。通过三点弯曲静力加载试验,研究了剪跨比、RC梁损伤程度和UHPC层增设高强钢丝网对加固梁抗剪性能的影响。结果表明:UHPC层抗剪加固方法有效地提高了损伤RC梁的抗裂性能和抗剪承载力。所有试验梁均为具有一定延性的剪切破坏,加固梁整体工作性能良好,UHPC-RC界面未发生剥离破坏。剪跨比越小,加固梁的抗剪承载力越高。RC梁经过损伤加载后性能退化,RC梁损伤程度越大,抗裂加固效果相应较差。增设高强钢丝网进一步提高了加固梁的抗裂性能、刚度、变形能力和抗剪承载力。使用ABAQUS建立了非线性有限元模型,针对不同剪跨比模型,采用了两种混凝土受拉本构来模拟混凝土软化行为。通过与试验数据进行比较,发现有限元模拟与试验结果拟合良好,对极限承载力和混凝土开裂模拟较为准确,证明了有限元模型的准确性与可靠性。有限元模型进一步验证了加固梁为剪切破坏模式,内部普通混凝土损伤失效过重是导致加固梁破坏的主要因素。结合参数分析发现仅通过增加UHPC厚度并不能无限制地提高梁的极限承载力,过高损伤程度不利于加固梁的抗剪性能,剪跨比对极限承载力影响显著,加固梁从剪切破坏向弯曲破坏转变的临界纵筋配筋率在2%~2.5%。介绍了中国现行加固规范中增大截面加固法的抗剪计算方法,结合本文试验数据进行计算验证,发现现行规范过于保守。基于试验数据、国内外先进规范,提出了UHPC加固RC梁的抗剪承载力计算建议公式,建议公式计算结果与试验结果比值的平均值0.89,变异系数为0.16,能较好地预测UHPC加固梁的抗剪承载力。
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