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为解决各类结构中的钢筋锈蚀日益严重的问题,采用环氧树脂涂层钢筋是一种较为有效的措施。环氧树脂涂层钢筋采用的是在普通钢筋表面制作一层环氧树脂薄膜,其不与酸、碱等反应,具有极高的化学稳定性和延性。能隔断钢筋和侵蚀介质,解决在腐蚀环境中钢筋锈蚀问题。
由于钢筋上环氧涂层的存在,改变了钢筋表面与砼的粘结性能,会引起混凝土构件的结构性能改变,如钢筋与砼粘结能力降低,砼构件的裂缝宽度加大、挠度加大等。本文通过试验室预制的4根梁进行涂层钢筋梁与普通钢筋梁正截面性能对比研究,同时进行碳纤维加固后的涂层钢筋混凝土梁与普通钢筋梁对比研究。研究内容主要是使用涂层钢筋代替普通钢筋混凝土的主筋后,在梁的正截面承载能力,挠度、裂缝的开展方面有何差异,同时研究采用同样具有耐腐蚀、高强度的材料-碳纤维进行加固后,在提高承载能力,抑制裂缝开展,提高梁的刚度方面的有何作用。
本文参照《混凝土设计规范》(GB50010-2002)及前人的研究成果,分析碳纤维加固涂层钢筋混凝土梁在计算正截面承载能力,裂缝宽度,挠度的影响参数,推导相应的计算式,通过试验的数据,对比理论的计算结果,验证计算式中的参数合理性。同时提出涂层钢筋混凝土构件能达到和超出相同配筋普通钢筋混凝土构件裂缝要求的碳纤维加固方案。为涂层钢筋混凝土构件在裂缝控制上应用提供一种参考。
本文的主要研究成果如下:
1通过实验对比,涂层钢筋混凝土梁正截面承载力、挠度与普通钢筋混凝土梁相差不大,涂层钢筋混凝土梁承载力计算可参照普通钢筋混凝土梁进行。
2涂层钢筋混凝土梁裂缝间距及裂缝最大宽度较普通钢筋混凝土梁大,在计算裂缝宽度和间距时要考虑涂层的影响。
3碳纤维加固可有效抑制涂层钢筋混凝土梁的裂缝开展,特别是钢筋屈服后,碳纤维对裂缝的抑制更为明显。
4碳纤维加固后,梁的正截面承载力有很大的提高,刚度有一定的提高,刚度提高在钢筋屈服后表现明显。
5参照《混凝土设计规范》(GB50010-2002)推导了碳纤维加固涂层钢筋梁的承载力、挠度、裂缝宽度计算式,并与实验进行了拟合,效果较好。