基于碳纤维布加固损伤混凝土框架的试验研究

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1、郑州大学硕士学位论文碳纤维布加固损伤混凝土框架的试验研究姓名：范建伟申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：王新玲;赵更歧20070420郑州大学硕士学位论文摘要由于勘察、设计、施工、使用等方面存在缺陷或错误以及受到气候作用、化学侵蚀引起结构老化，均会造成工程隐患，降低结构的安全性和耐久性。为了确定结构的安全性和耐久性是否满足要求，需对工程结构进行检测和鉴定，对其可靠性做出科学评价，然后进行维修和加固，以提高工程结构的安全性，延长其使用寿命。我国在20世纪90年代开始对碳纤维布加固修复混凝土结构方面进行研究，积累了

2、丰富的资料。但研究主要是针对CFRP加固简支梁、外伸梁、柱等单个构件及单纯节点的受力性能，而对钢筋混凝土整体框架结构研究较少。因此对已损伤的钢筋混凝土整体框架结构进行加固设计及试验研究即为本论文的研究内容。本论文针对三榀已损伤混凝土框架试件进行试验研究。首先通过对损伤框架的截面几何尺寸量测、混凝土强度评定、钢筋强度评定和梁柱裂缝量测和试件理论承载力分析，对损伤框架进行了安全性鉴定和可靠性鉴定。鉴定结果表明：三个试件均需加固。根据《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》，设计了三个试件碳纤维布加固方案。并进行加固。最后分别

3、进行了两榀加固框架在竖向荷载作用下和一榀加固试件在水平低周反复荷载作用下的试验研究。竖向荷载作用试验结果表明：对损伤混凝土结构较大裂缝进行灌胶密闭同时进行CFRP布抗弯和抗剪加固，可使加固后的结构在竖向荷载作用下，首先在原有裂缝的周围出现新裂缝，且发展较慢；随着荷载增大，原有裂缝亦相继开裂，最后破坏特征为梁铰机构，而柱截面的钢筋及CFRP布应变均较小。当仅进行抗弯加固时，可大幅度提高梁的极限抗弯承载力，钢筋屈服后碳纤维作用明显，拉力主要由碳纤维布承担，但易发生梁端剪切破坏。而同时进行抗剪加固，可以有效地提高梁的抗剪承

4、载力，而使结构一般发生梁跨中截面的弯曲破坏。根据CFRP加固损伤混凝土框架水平低周反复荷载下的试验，绘出了试件的荷载一位移滞回曲线、骨架曲线、梁柱截面钢筋和碳纤维布的滞回曲线等。分析表明：碳纤维布加固损伤框架结构的滞回曲线，在钢筋屈服前，基本呈直线型，残余变形很小，几乎处于弹性状态；钢筋屈服后，滞回环面积明显增大，表现出较好的耗能能力；延性系数达4．5，表明结构具有良好的抗震性能。框架试件刚度退化规律为：从加荷至梁开裂，刚度退化速度较快；再加荷至试件钢筋屈服期间刚度退化速率有郑州大学硕士学位论文所减小；继续加荷，碳纤

5、维布的约束作用明显，使结构后期刚度退化更加缓慢。承载力退化曲线显示，试件承载力达到最大后随着位移增大承载力下降较少，说明碳纤维布加固后的损伤框架结构抵抗反复荷载的能力较强。各部分钢筋滞回曲线表明，当荷载不超过屈服荷载时，钢筋残余变形较小；超过屈服荷载后，滞回环明显增大，即钢筋的残余变形增加很快，同样表现出较好的耗能能力；梁端碳纤维布滞回曲线与钢筋应变滞回曲线基本相同；但柱端碳纤维布滞回环面积较钢筋应变滞回环小，残余变形小，直到结构破坏均远小于极限拉应变，因此，满足“强柱弱梁”的抗震结构要求。关键词：建筑结构鉴定加固；

6、碳纤维布加固；试验研究：损伤框架结构；抗震性能；2塑!!!!奎鲎堡圭兰垡丝奎AbstractStructuralsecurityandviabilitywcrcdepressedbyengineeringsnagengenderedbyviceorerrorataspectofreconnoiter、design、constructionandUSe，asweHasstructureagingcausedbyclimateactingandchemicaletching．Inordertoascertainastru

7、cturalsecurityandviabifitywhethertomeetthechallenge，thestructuralreliabilityneedtobeestimatedbymeansofinspectionandappraisal．Thenitsreliabilityandservicelifec蛆beimprovedbyrepairingandstrengthening．From1990s，thereinforcedconcretestructuresstrengthenedwithCFRP(Ca

8、rbonFiberReinforcedPolymer)havebeenstudiedinChina,andmanyachievementsandabundantdamshavebeenaccumulatedthroughexperiments．Buttheaimofaboveresearchesisthebehaviorofindividual