论文部分内容阅读
近年来,由于混凝土结构在长期使用过程中频繁出现结构病害损伤、承载能力降低以及耐久性下降等问题,因此混凝土结构加固技术成为我国土木工程领域研究的重点。玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)是一种轻质高强、耐腐蚀的新型材料,目前在土木工程结构和构件中被广泛使用,尤其在钢筋混凝土结构加固补强方面的应用更为广阔。本文基于4个玄武岩纤维格栅与玄武岩纤维筋分别加固不同损伤程度的钢筋混凝土梁试件和1个普通钢筋混凝土梁试件的的抗弯试验及ABAQUS有限元分析,研究了不同BFRP材料加固不同损伤程度的钢筋混凝土梁破坏形态及抗弯性能,主要工作如下:(1)对玄武岩纤维格栅进行力学性能试验,测得其抗拉强度及断裂伸长率等力学性能指标,为有限元模拟分析提供基础数据支持。(2)对4个加固试件和1个普通试件进行试验研究,试验现象表明:各试件的破坏形态基本类似,均为梁受拉钢筋屈服,受压区混凝土被压碎。(3)对比分析5个试验结果发现:①两种BFRP材料加固钢筋混凝土梁,均可以有效减小破坏阶段的跨中位移,且无损伤状态下的加固,对屈服阶段以及破坏阶段跨中位移的减小更为显著;②两种BFRP材料加固钢筋混凝土梁均能有效的提高承载力,但表面内嵌玄武岩纤维筋对承载力的提高更为显著;且无损伤状态下加固效果更明显;③表面内嵌玄武岩纤维筋与外贴玄武岩纤维格栅均对试件延性影响不明显;④无论试件加固前是否损伤,玄武岩纤维筋限制钢筋应变增长的效果优于玄武岩纤维格栅。(4)有限元模拟试件的破坏形态及荷载-位移曲线的整体走势与试验结果吻合良好,验证了本构关系、所建模型的正确性,在此基础上扩展参数分析。混凝土强度等级对加固试件的抗弯性能影响不显著;加固梁的抗弯承载力随损伤程度的增大而减小;加固梁的抗弯刚度随配筋率的增大而增大,抗弯承载力亦随配筋率的增大而减小。(5)通过研究钢筋混凝土加固梁在开裂阶段、屈服阶段以及极限阶段的受力情况,给出各阶段弯矩特征值的计算方法,基于试验研究及现行规范中加固受弯构件的抗弯计算公式,考虑二次受力产生的应变滞后效应,给出了 BFRP加固损伤混凝土梁抗弯承载力建议计算表达式,为BFRP材料加固损伤混凝土结构设计提供理论基础。