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针对当前实际工程中存在较多的钢筋混凝土约束梁(包括连续梁、框架梁、外伸梁等),这类梁在其内跨存在反弯点,力学性能要比同条件简支梁复杂。目前对FRP加固此类梁的研究不是很多,且由于影响钢筋混凝土梁抗剪性能的因素较多,研究成果也不统一。
本课题对FRP加固钢筋混凝土约束梁抗剪性能作了专题试验研究,以期所得成果能给工程实践以有益参考。
试验采用了16根钢筋混凝土外伸梁(4根对比梁,12根加固梁),分别考虑了不同正负弯矩比和纤维不同粘贴方向的情况。通过试验,观测了两种情况下试验梁的破坏全过程和破坏形态;探讨了加固梁的破坏机理以及弯矩比和纤维粘贴方向对试验梁加固效果的影响;分析了箍筋和外贴纤维条带的应变发展和受力特点,梁高对抗剪性能的影响;最后用ANSYS软件对梁进行了有限元非线性分析,并与试验结果加以比较,比较表明,两者吻合较好。
试验表明,弯矩比较高时,对加固梁抗剪不利。另外,U形竖向粘贴时,加固梁的破坏大都始于剪压区附近竖向纤维条带的拉断;斜向粘贴时,加固梁破坏大都始于负弯矩区用于加强“锚固”的纤维压条的拉断。
初步分析表明,梁高较小时,用U形粘贴纤维抗剪加固梁时,发生的多为纤维的剥离破坏,纤维强度得不到充分发挥,加固效果不理想,不宜采用。
本文同时将试验结果与我国、美国、加拿大有关规范、指南及标准的设计计算值进行了比较,在我国“碳纤维片材加固混凝土结构技术规程”的基础上,综合考虑了“纤维刚度”、纤维粘贴方向、梁高等对梁抗剪性能的影响因素,提出了FRP加固钢筋混凝土约束梁抗剪设计计算建议。