锚贴U形钢箱加固混凝土梁抗剪性能研究

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箱型加固法是近些年来发展起来的新型加固技术。采用箱型加固的受弯结构通常比普通粘钢结构具有更高的承载力和抗弯刚度,同时具有更好的抗扭性能。箱型加固法对比传统的加固方法,具有施工方便,工期短,自重轻,耗材少,刚度高,强度好等优势。但是由于这种加固方法出现较晚,使用较少,尤其是针对该方法加固梁结构的斜截面受剪行为在国内外对其研究较少。因此本文在东湖351光谷人才基金项目赞助下对锚贴U型钢箱型加固梁的斜截面抗剪受力性能展开了试验研究与有限元模拟。试验一共浇筑混凝土梁10根,均控制为强弯弱剪切配筋形式。其中1根为未加固对比梁。9根为锚贴U型钢箱型加固梁,分别考虑原梁混凝土强度、钢腹板厚度、剪跨比和箱体高度四个因素对加固效果的影响,试验结果表明:(1)锚贴U型钢箱型加固法能明显提升梁构件的抗剪承载力,加固试验梁的抗剪承载力均提升了 100%以上,同时加固梁的抗弯刚度也有大幅度提升。同时虽然加固梁也发生了剪切破坏,但是延性改善。(2)在保证施工质量的情况下钢腹板的剥离发生于混凝土的基层。混凝土强度会影响混凝土与钢板的粘结强度。混凝土强度提升将有效防止混凝土腹部钢板过早发生屈曲而发生脱胶破坏,同时也可以提高钢材强度的利用率和梁的抗剪承载力。(3)对于箱形加固梁需要通过控制腹板高厚比来保证加固梁的稳定性。高厚比有腹板高度和腹板厚度两个因素。当钢腹板增厚时,钢腹板稳定性增强,能够有效的利用钢材强度,加固试验梁的斜截面承载力提高;当箱体高度增加时,在保证箱体腹板稳定性的情况下抗剪截面增加,加固梁抗剪承载力增加。(4)在进行锚贴U型钢箱型加固后,钢腹板将有效抑制斜裂缝的发生与发展,弱化了剪跨比对斜截面承载力的影响。当试验梁进行加固后,剪跨比的变化对加固后试验梁的斜截面承载力影响不大。采用弹性理论与等效截面换算法分析了加固试验梁的力学性能;采用平板理论分析了钢箱箱体腹板的稳定性,提出了锚贴U型钢箱型加固梁的斜截面承载力公式。利用有限元计算软件对锚贴U型钢箱型加固梁进行数值模拟。模拟结果表明,有限元软件能较好地模拟加固梁的剪切机理。
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