湿式外包钢法加固钢筋混凝土柱在复合受扭作用下的试验研究及理论分析

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本文通过对三根钢筋混凝土柱的复合受扭试验研究,验证了在受扭构件中采用高压灌浆处理后湿式外包钢板进行加固这一加固技术的可行性和有效性,并推导了加固构件的开裂扭矩和极限扭矩。 试验以3根高强混凝土柱为研究对象,施加复合扭矩至扭转破坏后,对破坏后的构件进行高压灌浆,处理其裂缝,随后进行包钢加固。观察加固后的构件在复合扭矩下的破坏特征及性能表现,对比其在加固前后的承载能力的变化。 试验结果表明:由于加固钢板通过结构胶与原柱相结合形成组合构件,使钢板与原柱一起参与复合受扭作用;同时,钢板包住受拉混凝土,改善了混凝土的抗拉性能,限制了混凝土中裂缝的发展。因此,湿式包钢法加固不但有效提高钢筋混凝土柱的极限抗扭承载力,而且延缓了裂缝的开展及提高了构件刚度,增加了原柱抵抗变形的能力。但由于钢板和混凝土粘结面上存在粘结剪应力和剥离拉应力,使加固柱容易发生钢板端部脱焊破坏现象。破坏发生时,钢板的受拉强度未得到充分利用,属脆性破坏,必须采取合理的措施予以克服。 根据相关力学知识结合变角度空间桁架模型理论推导了包钢加固构件在双向压,弯,剪,扭复合受力作用下的强度公式,并结合试验结果提出工程适用公式。本文还采用非线性有限元分析程序ANSYS对包钢加固试件进行了模拟分析和验证,求解结果与试验吻合较好。但是,鉴于试验范围及所采集的试验数据有限,公式中的有关数值尚待进一步修正。
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