钢筋网高性能水泥复合砂浆加固RC柱在静载与低周反复荷载作用下的性能研究

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钢筋网高性能水泥复合砂浆(简称CMMR)薄层加固RC结构的方法在刚一提出就以其加固效果显著、施工质量容易保证、造价低廉、防火和耐高温、耐久和耐老化、与原构件混凝土良好的相容性和工作协调性、不明显加大构件截面与重量、环保等的总体优良特征而立即引起了结构加固领域人士的高度关注和浓厚兴趣,并迅速获得了“教育部高等学校博士学科点专项科研基金”、“湖南省自然科学基金”和“中国联合工程公司科研基金”等的课题立项和课题资助。本文正是围绕用该方法加固RC柱这样一个主题所展开的多方位研究。 研制的高性能水泥复合砂浆以其高强特性,良好的变形性、吸能性、阻裂性、因高密实性所具有的优良耐久性、对钢筋网和骨料良好的粘结性等满足了这种加固法对加固层基相的各项性能要求;研制的AB组份无机界面剂所具有的优异的粘结性能极大程度的保证了加固层砂浆与原构件混凝土的可靠粘结;两种材料的有机结合使用克服了Ferrocement加固法中普通水泥砂浆所显露出的种种弊端。研究发现综合指标占优势的电焊冷轧带肋钢筋网最适合用作加固层增强相。 通过对CMMR一次受力加固的轴压小柱和近似足尺偏压柱的单调加载试验研究和理论分析揭示了加固层对柱各项性能改善或增强的作用机理:轴压柱加固层中的复合砂浆及纵向网筋间接分担轴力、其横向网筋对柱混凝土提供有效约束;偏压柱加固层中受拉侧纵向网筋间接参与受拉、受压侧纵向网筋和砂浆间接参与受压、受压侧横向网筋对柱同侧混凝土提供有效约束。这一作用机理使加固柱的承载力、峰值应变与极限应变、延性都得到了显著提高,使加固柱的裂缝分布由原柱的疏而宽变得密而细,使加固柱的极限破坏形态由原柱的脆性破坏转变为延性破坏,使加固的轴压柱和偏压柱刚度有不同程度的提高。 研究开发的柱二次受力加固试验装置FBSH,其构思严谨,稳压效果好,测试精度高,量程范围大,操作方便、安全,易于控制。弥补了国内外关于这一试验方法和试验装置方面的严重不足。 通过对CMMR二次受力加固偏压柱试验研究和理论分析发现了原柱一次受力应力水平指标β与加固层应变滞后程度对加固柱主要性能指标的影响规律。β值越小,达到峰值点荷载时其加固层强度利用越充分因而使承载力提高幅度越大;在β不太大(约小于0.7)的前提下,由于加固层滞后的应变发展使二次受力加固柱比一次受力加固柱的延性改善更加明显;加固层开裂时间比一次受力加固柱的加固层开裂时间要晚。还发现了柱二次受力后该加固层与加大截面法中加固层应变发展规律的重要区别。
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