高延性混凝土加固混凝土超筋梁抗弯性能试验与理论研究

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当梁的承载力要求较高,且截面尺寸受限制时,会出现超筋情况;当建筑使用功能发生改变,导致荷载增加,且截面尺寸受限制时,会出现超筋现象;随着建筑结构使用时间的增长,混凝土强度会降低,从而引起超筋现象;若混凝土的浇筑强度不达标,则会出现超筋情况,等等。传统的增大截面法因普通混凝土的强度低,故加固效果不明显。高延性混凝土(HDC)是一种低纤维掺量的水泥基复合材料,具有高极限压应变、高延性、应变硬化和多裂缝开展的特性。超高性能混凝土(UHPC)是一种高强度、高韧性的水泥基复合材料。采用高延性混凝土对混凝土超筋梁进行加固,可以改变混凝土超筋梁的破坏形态,可以显著提高其承载力及变形能力。因此,本文主要研究高延性混凝土加固混凝土超筋梁的受弯性能,主要研究内容如下:(1)考虑配筋率、加固材料、加固厚度及加固方式对梁抗弯性能的影响,共设计了12根试件,分别为3根未加固试件、2根混凝土加固试件、5根HDC加固试件、2根UHPC加固试件。通过两点对称加载试验,研究了各试件的破坏过程、破坏形态、荷载-挠度曲线、承载力及变形等抗弯性能。试验结果表明:HDC加固混凝土超筋梁,改变了超筋梁的破坏形态,将其从脆性的超筋破坏变为具有良好延性的适筋破坏;HDC加固混凝土超筋梁显著地提高了构件的抗弯承载力及变形能力等抗弯性能;UHPC加固试件均发生了加固面层剥离破坏;UHPC加固混凝土超筋梁一定程度的提高了构件的抗弯承载力及变形能力等抗弯性能。(2)基于平截面假定,提出了HDC/UHPC加固钢筋混凝土超筋梁抗弯承载力的理论和简化两种计算方法,两种方法的计算值与试验值均吻合较好。并提出了加固试件的相对受压区高度的计算公式及加固层厚度的计算公式。(3)根据梁的变形机理,并结合梁曲率的计算方法及正截面力的平衡方程,计算了各试件在开裂、屈服、峰值与极限四种状态下的跨中挠度值,并与试验值进行对比,两者吻合良好。并提出了HDC加固试件基于变形的加固层厚度的计算方法,为实际工程应用提供理论依据。
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