铝合金筋体外预应力加固混凝土梁受力性能研究

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1、分类号:TU310710-2013228010专业硕士学位论文铝合金筋体外预应力加固混凝土梁受力性能研究宋启玺导师姓名职称刘鸣教授专业学位类别申请学位类别工程硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2015年6月11日论文答辩日期2015年6月15日学位授予单位长安大学StudyontheFlexuralPerformanceofReinforcedConcreteBeamsStrengthenedbyPrestressedAluminumAlloyWireAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate

2、：SongQixiSupervisor：Prof.LiuMingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要目前国内外主要采用预应力钢绞线和高强钢丝作为体外预应力筋用于结构加固。钢绞线和高强钢丝由于材料性质的限制，耐腐蚀性较差，低温下有冷脆性，对酸碱环境和寒冷环境的适应性较差，而且结构加固后延性会降低，大多为脆性破坏。通过对高强铝合金的试验发现，虽然其极限应力低于钢绞线和高强钢丝，但铝合金达到极限抗拉强度时延性较好，而且具有低温时脆性断裂的敏感性小于钢材、质量轻、耐腐蚀等优点，可以作为酸碱环境和寒冷环境以及特殊条件下结构体外预

3、应力加固的一种材料选择。针对钢绞线和高强钢丝体外预应力加固中存在的问题，结合高强铝合金的优势，本文做了以下几个方面的工作：1.通过对高强铝合金筋的材料性能试验，得出高强铝合金的材料力学性能，并分析试验的应力-应变曲线，建立高强铝合金在用于体外预应力加固时的本构关系模型公式。2.依据最小变形能原理，考虑二次效应对体外预应力筋应力增量的影响，分析了铝合金筋体外预应力筋应力增量的变化规律，并建立了铝合金筋体应力增量的计算公式。系统分析了影响体外预应力损失的因素，并给出了相应的体外预应力损失的计算公式。3.对铝合金筋体外预应力加固混凝土梁的受力全过程进行

4、分析，并建立了极限承载力公式。在不考虑二次效应的影响的基础上，分析了铝合金筋体外预应力加固混凝土梁正截面受力性能，并建立了正截面承载力计算公式，并由此推导出铝合金筋体外预应力筋的配筋计算公式。4.使用ANSYS有限元分析软件对既有体外预应力加固混凝土梁试件的受力全过程进行有限元模拟分析，并将有限元分析结果和试验结果进行比较分析，验证所建立模型的准确性。然后分别通过等截面原则和等强度原则用高强铝合金替换体外预应力筋，并进行有限元分析计算。相比较体外预应力高强钢丝加固，用同等截面面积的铝合金筋加固混凝土梁对极限承载力的提高较少，但铝合金加固之后，可以

5、在不降低混凝土梁延性的基础上，部分提高混凝土梁的承载力。若用同等强度的铝合金加固混凝土梁，可以较大幅度的提高混凝土梁的承载力，同时混凝土梁的延性也会得到相应的提高。关键词：高强铝合金，体外预应力，二次效应，应力增量，极限承载力基金项目：教育部高等学校博士学科点专项科研基金优先发展领域(20110205130001)陕西省自然科学基金(2013JM7023)IAbstractAtpresent,theexternalprestressingmainlyusestheprestressedstandandthehighstrengthsteelwir

6、eastheprestressingtendonsforstructuralreinforcement.Becauseofthelimitationofthematerial,steelstandsandhighstrengthwireshavemanydisadvantagessuchaspoorcorrosionresistance,coldbrittleness,pooradaptabilityinacidoralkalineconditionsandlowtemperatureandsoon.Moreover,theductilityof

7、thestructurewillbedecreasedandmostlybrittlefailureundertheconditionofreinforcement.Throughthetestofhighstrengthaluminumalloy,wefindthattheductilityofthealuminumalloyisbetteratthetensilestrength,althoughtheultimatestressislowerthanthatoftheprestressedstandandhighstrengthsteelw

8、ire.What’smore,thehighstrengthaluminumhasmoreadvantages,forexample,l