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CFRP加固混凝土偏压柱受压力学性能实验研究

作　者: 李谦
导　师: 刘铮
学　校: 昆明理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 试验研究 CFRP 加固混凝土柱承载力
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

钢筋混凝土房屋在使用过程中常常会由于设计或施工中的缺陷、建筑物使用功能的改变、实际负荷的增加或外界环境对结构的腐蚀等因素而处于不安全状态。为了保证这些建筑物能够继续安全地使用,必须从结构上对它们进行加固。碳纤维布(CFRP)补强加固技术具有施工便捷、自重轻、高强高效、耐久性好、扰动小等优点。由于优点多,效果明显,在日、美、韩、欧洲等国家和地区已大量应用,在加固修补技术领域已成为最广泛使用的一种技术。但由于此项技术在在许多方面还没有很成熟的理论。影响了此项技术的应用和推广作者认真查阅了相关资料和文献,了解了当今国内外CFRP加固混凝土结构和构件的研究现状和发展前景。对目前的CFRP加固理论作了相关总结,其中研究较多的如下方面：1、对CFRP加固结构和构件抗震性能的研究较多,研究较为深入和细致。2、对抗剪性能方面的研究较为系统,相关文献较多。3、CFRP加固混凝土轴心受压构件的研究较多,理论较成熟,已有相关规范和计算公式。不足之处有：1、CFRP加固混凝土小偏心受压构件的理论研究还不成熟,且没有较为适用的承载力计算公式。2、对CFRP加固混凝土结构的滞后效应估计不足。在总结以上几点的基础上,重点做了如下工作：1)查阅相关资料,分析了当前碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土结构的最新进展和存在的不足,并由此确定试验方案。2)通过对不同试验因子(偏心率、混凝土强度等级)小偏压柱的受力性能研究,得出不同因子试件的极限承载力和延性的变化规律,并绘制了相关试验曲线。3)对比不同加固模型和相关试验曲线拟合,得出试验荷载——横向应变曲线符合分段式函数曲线,即前一段为抛物线,后一段为对数曲线的曲线关系,并和相关文献作了对比,结果表明本试验拟合关系较好。荷载——纵向应变曲线和简化模型。4)通过试验数据和理论分析,推导了CFRP加固钢筋混凝土小偏心受压柱承载力计算公式。最后对推得的公式和试验数据以及ANSYS三者的计算结果作了对比分析,结果表明,数据结果吻合较好。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-18
  1.1 研究背景  11-14
    1.1.1 碳纤维加固理论国外研究现状  11-12
    1.1.2 碳纤维加固理论国内研究现状  12-14
  1.2 碳纤维加固的受力机理  14-15
  1.3 碳纤维简介  15-17
    1.3.1 碳纤维加固的优缺点  15
    1.3.2 碳纤维的性质  15-17
  1.4 本文研究问题的提出  17-18
第二章研究内容和技术路线  18-21
  2.1 研究内容  18-19
  2.2 技术路线  19-21
第三章 CFRP加固混凝土柱的试验准备和过程  21-34
  3.1 概述  21
  3.2 试验方案  21-24
    3.2.1 试验方案设计原则  21
    3.2.2 试验方案  21-24
  3.3 加固材料及其力学性能  24-25
  3.4 试验方法及测试部位  25
  3.5 试件制作  25-27
    3.5.1 准备材料  25-26
    3.5.2 配合比设计  26
    3.5.3 搅拌混凝土、浇模  26-27
    3.5.4 拆模、养护  27
  3.6 粘贴碳纤维布  27-28
  3.7 材性试验  28-29
  3.8 划线、标号及定位  29-30
  3.9 测试内容及测量方法  30-33
    3.9.1 测试内容  30
    3.9.2 测量方法  30-33
  3.10 破坏试验  33
  3.11 本章小结  33-34
第四章试验结果及数据分析  34-58
  4.1 试验现象简述及分析  34-37
    4.1.1 实验现象简述  34-37
    4.1.2 试件破坏分析  37
  4.2 试验数据分析  37-48
    4.2.1 试验荷载——横向应变曲线分析  37-41
    4.2.2 试验荷载——纵向应变曲线分析  41-43
    4.2.3 试验荷载——角部应变曲线分析  43-46
    4.2.4 试验荷载——挠度曲线分析  46-48
  4.3 混凝土强度的影响分析  48-52
    4.3.1 混凝土强度对试件极限承载力的影响  48-49
    4.3.2 混凝土强度对试件延性性能的影响  49-52
    4.3.3 影响延性系数的其它因素  52
  4.4 试件偏心率影响分析  52-54
    4.4.1 试件偏心率对极限承载力的影响  52-54
    4.4.2 试件偏心率对延性性能的影响  54
  4.5 经济性分析  54-57
  4.6 综合分析  57-58
第五章回归分析和曲线拟合  58-75
  5.1 CFRP加固受力机理分析  58-60
    5.1.1 力学模型  58
    5.1.2 提高构件强度的机理分析  58-60
    5.1.3 构件延性提高的机理分析  60
  5.2 对不同加固模型理论的对比分析  60-65
    5.2.1 碳纤维布加固小偏压钢筋混凝土柱承载力分析  60-62
    5.2.2 碳纤维加固混凝土柱设计计算方法  62-65
  5.3 回归分析  65-69
    5.3.1 回归分析简介  65-67
    5.3.2 回归方程的显著性检验  67-69
  5.4 试验曲线拟合  69-75
    5.4.1 横向应变曲线拟合  69-73
    5.4.2 纵向应变曲线拟合  73-75
第六章理论研究和公式推导  75-99
  6.1 理论基础  75
  6.2 基本假定及大小偏压验证  75-76
    6.2.1 基本假定  75-76
    6.2.2 大小偏压的验证  76
  6.3 CFRP加固轴心受压柱承载力计算公式的建立  76-82
  6.4 推导CFRP加固混凝土小偏压柱计算公式  82-97
    6.4.1 混凝土全截面受压屈服  86-90
    6.4.2 混凝土全截面受压但不全屈服  90-94
    6.4.3 混凝土部分截面受压  94-97
    6.4.4 推导结果验证  97
  6.5 本章小结  97-99
第七章结论与展望  99-101
  7.1 本文的主要工作总结  99-100
    7.1.1 成果  99
    7.1.2 缺陷和不足  99-100
  7.2 展望  100-101
致谢  101-102
参考文献  102-107
附录A 攻读硕士学位期间公开发表的论文  107-108
附录B 各试件试验数据摘录  108-117
  附表一:应变测试数据  109-114
  附表二:挠度测试数据  114-117

CFRP加固混凝土偏压柱受压力学性能实验研究

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