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随着经济的发展,对现役建筑结构的安全性、适用性、耐久性等方面的要求也日益提高。许多现役结构由于原设计标准低、施工和使用不当、年久失修,用途改变等原因,不能满足正常的使用要求需对结构进行维修加固。因此工程结构补强加固的任务日益增多,对结构加固方法及施工工艺的研究具有重要的社会和经济意义。
预应力碳纤维板加固技术既能发挥出碳纤维材料强度高、自重轻、易于施工耐腐蚀等优势,又能克服传统的外部粘贴碳纤维加固中存在的CFRP应变滞后的缺点,所以近年来在我国的应用逐渐增多。同时有限元计算理论的发展成熟,为结构加固补强提供了方便的计算工具,它能够较好模拟结构受力发展的全过程,从而减少试验所需的大量人力、物力,为结构加固设计和施工提供理论保证。
以往的预应力碳纤维板加固受弯试验大多建立在结构“一次受力”的基础上,本文从加固工程中结构大多为已开裂的实际情况出发,对预裂钢筋混凝土受弯构件进行了预应力碳纤维板加固的静载试验研究和有限元模拟分析,具体做了以下几方面的研究工作。
1.作者在利用柳州0VM机械股份有限公司开发的预应力碳纤维板专用锚具的基础上,进行了2根预麻力碳纤维极的预裂梁加固和1根非预应力碳纤维板的预裂梁加固,对加固后的试验梁进行了静载受弯试验。研究了预应力碳纤维板对试件承载力、使用阶段变形及延性、碳纤维强度利用率等性能的影响。研究了预应力碳纤维极材加固与非预应力碳纤维极材加固以及不同初始应力水平对加固技术效果的影响。试验结果表明:预应力碳纤维板加固可显著提高受弯构件开裂及屈服荷载,减小构件使用阶段内的变形,充分利用碳纤维材料性能。
2.运用ANSYS有限元分析软件对预应力碳纤维板加固的预裂钢筋混凝土梁进行了模拟分析,并把数值分析结果和实验结果作了对比。结果表明本文所介绍的建模方法是切实可行的、所得到的结果是可靠的。
3.与先前的预应力碳纤维板加固一次受力受弯构件试验结果进行对比,着重分析预裂加载因素对结构承载力、变形及延性、碳纤维板强度利用率的影响。结果表明,预裂加载对结构承载力和碳纤维极强度利用率有降低的趋势,对变形和延性影响不大。