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采用织物增强混凝土(TRC)加固混凝土结构是目前加固领域研究的新课题,与现有加固技术相比,具有高效、耐火、耐久性好、对原有构件尺寸和自重影响小、适用面广、施工便捷等众多优势。目前国内对TRC在混凝土结构加固领域的应用性研究较少,而探索其抗剪加固效果以及承载力计算方法可促进新型加固技术的发展,这对于实际工程中的维修与加固具有指导意义。本文基于TRC加固RC梁的抗剪性能试验,研究了TRC的抗剪加固效果,其主要研究内容及成果如下:
⑴设计试验梁,并对混凝土、钢筋、织物的力学性能进行了测试,得到了碳纤维粗纱和玻璃纤维粗纱的实测极限抗拉强度值,奠定了加固构件承载力的设计计算基础。
⑵通过短柱双面剪切试验,研究了不同的施工粘贴方法对TRC加固层与原构件界面粘结性能的影响,从而提出了采用TRC复合材料对RC梁进行U型包裹加固的施工工艺。基于此施工方法对RC梁进行了加固试验,得出了该施工方法操作简单、粘结效果可靠的结论。此施工方法可供实际工程应用参考。
⑶对采用TRC材料进行加固的RC梁进行了剪切性能试验研究。试验表明:此加固方法能有效提高梁的抗剪承载力,且对于大剪跨比构件和小配箍率构件承载力提高幅度较大。其中剪跨比为2.5的加固梁极限荷载可提高68%。并且,使用TRC加固方法能提高梁开裂前的斜截面抗剪刚度,增强斜截面的抗剪切变形能力,改善延性。剪跨比≥1.5时,加固梁跨中最大挠度较对比梁有大幅提高,且有明显的延性发展阶段。加固梁在斜截面破坏之前都有加固层开裂、剥落和发出的纤维断裂的声音等破坏征兆,改善了原有钢筋混凝土梁斜截面剪切破坏的脆性。
⑷试验表明加固层与原混凝土梁的粘结性能较好,能与原梁很好地协同工作并有效抑制斜裂缝的发展。试验表明:大剪跨比构件加固层与梁整体工作性较好,能与原构件协调变形,而小剪跨比构件其加固层更容易剥离。加固梁的斜裂缝发展较对比梁有明显改善,表现在:斜裂缝出现较晚,条数增多,主斜裂缝发展缓慢。
⑸基于桁架-拱模型,分别推导了适合加固梁斜压、剪压、斜拉三种剪切破坏类型的抗剪承载力计算模型。根据此模型计算得到其计算值与试验值的比值:斜压破坏时为0.99,剪压破坏时平均为0.91,斜拉破坏时为1.03。通过分析认为该计算公式与试验结果吻合。