CFRP加固混凝土梁方法及效果研究

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1、工学硕士学位论文CFRP加固混凝土梁方法及效果研究RESEARCHOFCFRPSTRENGTHENINGCONCRETEBEAM’SMETHODSANDEFFECT汪浩哈尔滨工业大学2007年12月国内图书分类号：TU532+.3TU317+.2国际图书分类号：624工学硕士学位论文CFRP加固混凝土梁方法及效果研究硕士研究生：汪浩导师：欧进萍教授、院士申请学位：工学硕士学科、专业：结构工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2007年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU532+.3TU317+.2U.D.C:624DissertationfortheMaste

2、rDegreeofEngineeringRESEARCHOFCFRPSTRENGTHENINGCONCRETEBEAM’SMETHODSANDEFFECTCandidate:WangHaoSupervisor:Prof.OuJinping,MemberofCAEAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:StructuralEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchool,HITDateofDefence:Decemeber,2007Degree-Conferring-Instituti

3、on:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要纤维增强复合材料(FiberReiforcementPolymer，简称FRP)是一种问世于20世纪40年代的高性能新型材料，其最初应用于航空、航天、船舶、汽车、机械等领域。近年来因为FRP材料的高强轻质耐腐蚀等优点在土木与建筑工程中的应用也越来越广泛。我国国内目前对于FRP材料的应用多数集中在加固已有结构构件等方面，其中CFRP(CarbonFiberReinforcementPolymer，简称碳纤维)因其优越的抗拉强度及耐腐蚀性在加固结构构件领域的应用被越来越多的人所重视，使用CFRP片材加固混凝土构件目前在我国已经有

4、着较多的工程实例，我国已经于2003年编制完成了第一部碳纤维片材加固技术规程《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》。然而由于CFRP材料在工程中的实际应用时间较短，同时也因为CFRP片材加固混凝土结构破坏的特殊性，该技术规程中尚有很多不足之处亟待补充完善。本文研究的主要内容有如下几个方面：(1)分别采用两种理论方法对CFRP布加固混凝土梁的效果与CFRP用量之间的关系进行对比分析。两种理论方法为：已有技术规程中建议的理论设计方法，有限元数值模拟的方法。并实际制作四根钢筋混凝土适筋梁，对其分别进行底面粘贴一层、三层及侧面粘贴一层CFRP布加固。在实验室中采用3分点加载法将其逐级加载至破坏，记

5、录加载过程中CFRP布的轴向拉应变及梁跨中挠度值，将最终试验结果与两种理论方法值进行对比验证。(2)针对实际工程中有时候因为梁底走管线等特殊原因而无法进行梁底加固的情况，提出采用梁侧面加固的方法，并利用有限元模拟侧面加固加载全过程，将有限元模拟结果与实际试验进行对比验证。将侧面加固与底面加固的效果进行对行对比，发现侧面加固有其特殊的优点：裂缝开展控制的比较好，加固后梁的延性增加，在某些情况下可以代替梁底加固。(3)根据CFRP材料与混凝土材料的热膨胀系数不同，利用理论推导得出在降温情况下CFRP布加固混凝土梁的温度应力计算公式，并对此公式进行工程上简化处理提出了裂缝开展因子的概念，给已有技术

6、规程提出了补充建议，有利于在寒冷地区的实际施工；(4)利用有限元程序模拟了目前加固领域的新技术：NSM（嵌入式加固）加固混凝土梁的效果，并结合试验中CFRP布侧面加固混凝土梁的结果-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文提出了侧面加固与NSM加固联合使用的方法，利用有限元程序进行数值模拟，得出该种联合加固的方法比单一的加固法有着更好的加固效果。最终将四种加固方法（CFRP布梁底加固，CFRP布梁侧加固，NSM加固，NSM与梁侧联合加固）进行了对比分析，指出其各自的优缺点及应用范围，可以作为实际施工的指导。本文研究了CFRP材料抗弯加固混凝土梁的几种方法以及效果分析，并且对CFRP布加固混凝土梁在

7、降温作用下的加固效果进行了分析，提出了一种NSM与梁侧联合加固的方法，作为实际施工的一种选择。关键词纤维增强复合材料,碳纤维布，加固效果，嵌入式加固-II-AbstractAbstractFiberReiforcementPolymer(FRP)isanewhigh-poweredmaterialwhichappearedinthefortiesofthetwentiethcentury.FRPisfirst