BFRP筋嵌入式增强混凝土梁受弯性能试验研究

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1、分类号:TU310710-2015128058硕士学位论文BFRP筋嵌入式增强混凝土梁受弯性能试验研究项荣晨导师姓名职称邢国华教授申请学位类别工学硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月3日学位授予单位长安大学ExperimentalStudyonFlexuralPerformanceofReinforcedConcreteBeamsStrengthenedwithNearSurfaceMountedBFRPBarsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCa

2、ndidate：XiangRongchenSupervisor：Prof.XingGuohuaChang’anUniversity,Xi’an,China摘要近年来，钢筋混凝土结构的维护与加固日益受到广泛关注，其中玄武岩纤维复合材料(BasaltFiberReinforcedPolymer，简称BFRP)作为一种新型的增强复合材料，具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀等优点，在工程结构的加固补强中有广阔的应用前景。相比于传统的外贴式加固法，嵌入式加固技术具有作业量小、抗冲击性强、防腐蚀性及耐火性能好等优势。目前，BFRP筋嵌入式增强混凝土梁

3、的研究尚处于起步阶段，有关其加固效果及破坏机理的研究开展甚少，为明确BFRP筋的加固效果及该技术在工程实际中的具体作用，有必要对其进一步研究。本文设计并制作了7根钢筋混凝土梁。设置纵筋配筋率、BFRP筋加固量及二次受力等三个主要参数。通过采集试验数据，观察试验现象，对BFRP筋嵌入式增强混凝土梁的受弯性能进行了如下研究：(1)试验研究表明：BFRP筋嵌入式加固法可显著提升钢筋混凝土梁的承载性能，其增强作用主要在纵筋屈服后体现；加固梁的破坏形式为受弯破坏和粘结破坏，二次受力易使BFRP筋端部混凝土保护层剥离；BFRP筋对加固梁有较好的

4、限裂性，可有效延缓裂缝发展，减小裂缝间距和宽度。(2)基于钢筋混凝土梁抗弯承载力计算基本理论，采用共轭梁法，提出BFRP筋嵌入式增强混凝土梁承载力理论模型和跨中挠度计算公式，编制计算加固梁加载历程全过程的荷载-挠度计算程序，结果表明：计算值与试验值吻合良好。(3)以Teng&Zhang的界面粘结模型为基础，根据BFRP筋与混凝土界面切应力和正应力的解析公式，给出针对BFRP筋嵌入式增强混凝土梁粘结滑移问题的修正方法，并提出求解加固梁剥离承载力的计算公式。计算结果表明：粘结滑移问题在加固梁中普遍存在，BFRP筋-混凝土界面的相对滑移降

5、低了加固梁的极限荷载，通常在钢筋屈服后较为突出；BFRP筋端部应力集中，易发生剥离破坏，加固梁的剥离承载力主要受BFRP筋的粘结长度及二次受力的影响。(4)参考国内外相关研究的试验数据，对本文计算模型的精确性进行了验证。结果表明：本文模型可准确预测FRP材料嵌入式增强混凝土梁的特征荷载及跨中挠度，对粘结滑移问题及剥离荷载的预测与试验值吻合良好，在FRP材料嵌入式增强混凝土梁的全过程分析中具有广泛适用性。关键词：混凝土梁，BFRP筋，嵌入式增强，全过程分析基金项目：陕西省青年科技新星项目(2017KJXX-37)iiiAbstract

6、Inrecentyears,moreandmoreattentionhasbeenpaidtothemaintenanceandreinforcementofreinforcedconcretestructuresinordertoreduceenvironmentalpollutionandwasteofresourcescausedbyconstructionwaste.Asanewtypeofreinforcedcompositematerial,basaltfiberreinforcedpolymer(BFRP)hasthe

7、advantagesoflightweight,highstrength,hightemperatureresistance,andcorrosionresistance.Ithasbroadapplicationprospectsinthereinforcementofengineeringstructures.ComparedwiththetraditionalEBtechnique,thenearsurfacemounted(NSM)techniquehasthesuperioritiesofsmallworkload,str

8、ongimpactresistance,corrosionresistanceandgoodfireproofperformance.Atpresent,theresearchonreinforcedconcrete(RC)beams