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聚丙烯纤维水泥砂浆加固RC足尺梁受弯性能试验研究

作　者: 黎红兵
导　师: 卜良桃
学　校: 湖南大学
专　业: 结构工程
关键词: 聚丙烯纤维水泥砂桨 钢筋混凝土梁 加固 二次受力 施工工艺
分类号: TU375.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 54次
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内容摘要


聚丙烯纤维水泥砂浆(Polypropylene Fibre Mortar)加固法是一种新型的混凝土结构加固补强技术。该加固方法利用纤维水泥优良的物理力学性能以及界面剂优良的粘结作用,使得加固砂浆层与原构件具有较好的整体工作性能。为了使该加固技术尽早应用于工程实践,课题组对该加固方法进行了一系列的试验研究和理论分析。本文在现有相关研究的基础上,对3组、6根RC足尺试验梁,在改变原梁混凝土强度和加固砂浆强度的条件下,进行了进一步的试验研究。试验研究和理论分析结果,对现有的科研成果进行补充和完善。作为纤维水泥砂浆加固RC梁系列研究的一部分,本文很好地提供了聚丙烯纤维水泥砂浆加固RC梁的试验指导和理论依据。本文对试验梁混凝土、钢筋、聚丙烯纤维水泥砂浆的材料性能进行了相关试验研究。在材性试验的基础上,研究了不同混凝土强度和加固砂浆强度对试验梁承载力、钢筋应变、混凝土应变、聚丙烯纤维水泥砂浆应变、试验梁挠度等的影响。通过ANSYS非线性有限元软件,对试验梁进行了模拟分析。分析结果与试验结果吻合较好。在此基础上,采用软件模拟分析的方法,对强度参数影响范围进行了推广研究,从而弥补了试验研究数量有限的不足。参考这两种分析方法,并结合相关文献,在考虑加固梁侧面加固钢筋对其极限承载力存在一定影响的条件下,提出了加固梁极限承载力的简化计算公式。本文还对加固梁的裂缝和短期刚度进行了相应研究。通过对加固梁平均裂缝间距、最大裂缝宽度、裂缝高度等的分析,推导出了加固梁最大裂缝宽度计算公式。试验研究和理论分析表明,采用聚丙烯纤维水泥砂浆加固法加固的RC梁,其受弯裂缝呈现出“细而密”的特征；通过对加固梁荷载—跨中挠度曲线的分析,推导出了加固梁的短期刚度计算公式。分析表明,采用聚丙烯纤维水泥砂浆加固法加固的RC梁其刚度和延性都有明显提高。最后提出了聚丙烯纤维水泥砂浆加固法加固RC足尺梁的施工工艺及施工质量控制方法,并结合工程实例加以说明,为聚丙烯纤维水泥砂浆加固法在实际工程中的推广应用奠定了基础。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-21
  1.1 概述  10
  1.2 混凝土结构加固技术  10-14
    1.2.1 混凝土结构加固的原因  10-11
    1.2.2 混凝土结构加固的一般方法  11-14
  1.3 聚丙烯纤维水泥砂浆加固混凝土结构  14-19
    1.3.1 复合材料的定义  14-16
    1.3.2 聚丙烯纤维水泥砂浆加固混凝土结构的技术优点  16-17
    1.3.3 聚丙烯纤维水泥砂浆加固混凝土结构的发展和现状  17-19
  1.4 本文研究的主要内容  19-21
第2章 试验研究与分析  21-36
  2.1 材性试验  21-23
    2.1.1 混凝土的材性试验  21-22
    2.1.2 钢筋的材性试验  22
    2.1.3 聚丙烯纤维水泥砂浆的材性试验  22-23
  2.2 试验方案  23-26
    2.2.1 试验梁的设计与制作  23
    2.2.2 试验装置  23-24
    2.2.3 试验量测内容  24-26
  2.3 试验结果分析  26-34
    2.3.1 试验梁的承载力试验结果及破坏形式分析  26-28
    2.3.2 试验梁挠度分析  28-30
    2.3.3 试验梁钢筋应变分析  30-32
    2.3.4 试验梁混凝土及加固砂浆应变分析  32-34
  2.4 本章小结  34-36
第3章 ANSYS有限元分析及承载力简化计算  36-51
  3.1 ANSYS软件介绍  37
  3.2 模型的建立  37-45
    3.2.1 单元类型的确定  37-39
    3.2.2 材料属性及本构关系  39-41
    3.2.3 模型的建立  41-45
  3.3 ANSYS计算结果与分析  45-48
  3.4 承载力简化计算  48-49
  3.5 本章小结  49-51
第4章 裂缝及刚度计算  51-66
  4.1 试验结果  51-55
    4.1.1 最大裂缝宽度和裂缝高度  51-55
    4.1.2 挠度  55
  4.2 裂缝分析和计算  55-62
    4.2.1 裂缝间距分析和计算  57-60
    4.2.2 最大裂缝宽度分析和计算  60-62
  4.3 截面刚度分析和计算  62-64
  4.4 本章小结  64-66
第5章 施工质量控制及施工工艺  66-75
  5.1 工程加固实例  66-73
    5.1.1 工程概况  66
    5.1.2 加固方案的选择  66-68
    5.1.3 加固梁设计计算  68-69
    5.1.4 聚丙烯纤维水泥砂浆加固法的施工规定  69-71
    5.1.5 聚丙烯纤维水泥砂浆加固法的检验与验收  71-73
  5.2 加固效果评定  73-74
  5.3 本章小结  74-75
结论及展望  75-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文  81

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构 > 梁
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