加固圆柱新旧混凝土共同工作的数值模拟分析研究

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在混凝土结构加固补强中,新旧混凝土结合的质量直接影响维修加固成果的质量。因此,近年来国内外工程界都在着力探讨新旧混凝土的结合问题,但是比较完善、被大家公认的理论还有待探索。大量的实际工程和试验证明,结合面的粘结力通常比较小,往往难以满足实际结构受力的需要,因此,有必要使用机械连接件加强界面处的连结,以获得满意的承载能力。   本研究论文提出了外包钢套与扩大截面的综合加固法,并结合工程实例,对加固后的圆柱二次受力性能和新旧混凝土共同工作的原理进行了系统的分析和研究。采用大型通用有限元软件ANSYS,建立了无锚杆和有锚杆加固圆柱两种模型。结果表明,无锚杆的加固方法不能完全保证新旧混凝土的共同工作性能,而机械连接能够有效地增强新加固材料和旧材料的共同工作性能。   锚杆的间距和布置方式对新旧混凝土界面的受力性能有着重大的影响。选取不同的锚杆间距和插入深度进行受力计算,通过加固圆柱模型计算结果,对新旧混凝土结合面的剪应变连续情况进行分析,得到了锚杆合适的间距和插入的深度及优化的布置方式。   通过选取不同的参数,分析原柱的应力水平、新旧混凝土的强度等级和面积以及偏心距对新旧混凝土界面结合性能的影响及变化规律,研究二次受力对新旧混凝土共同工作性能的影响。根据研究结果,提出了一些关于加固构造措施的有效建议,并提出相关的加固规范应分别考虑二次受力对新混凝土和钢板的利用修正系数的问题,对有关的公式进行补充及修改。   通过有限元的数值模拟方法建立了加固构件的有限元模型,为加固工程中锚杆连接新旧混凝土的共同工作性能研究提供了较为可靠的数值分析数据,对进一步完善混凝土加固结构设计规范有一定的参考价值,并可作为混凝土结构加固改造的设计及施工参考。
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