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循环荷载作用下植筋混凝土梁受力性能研究

循环荷载作用下植筋混凝土梁受力性能研究

作者：温国强河北工业大学

学位级别：硕士

植筋技术作为一种锚固技术广泛应用于建筑结构的改造、加固、扩建领域。现阶段对植筋构件的研究以拉拔和承受静力荷载时的力学性能研究为主,对植筋构件处于复杂应力状态下的工作性能研究较少。我国学者对植筋梁进行疲劳受力性能的研究中... 详细信息

植筋技术作为一种锚固技术广泛应用于建筑结构的改造、加固、扩建领域。现阶段对植筋构件的研究以拉拔和承受静力荷载时的力学性能研究为主,对植筋构件处于复杂应力状态下的工作性能研究较少。我国学者对植筋梁进行疲劳受力性能的研究中,发现植筋梁进行加卸载后植筋的残余应变要大于预置筋的残余应变,提出了植筋构件疲劳损伤理论,但对其具体的研究较少。随着植筋技术在混凝土梁中的广泛应用,对植筋梁的疲劳荷载作用下退化性能的研究显得尤为重要。本文通过对10根植筋混凝土梁进行疲劳试验研究,对挠度、钢筋应变、混凝土应变、裂缝、承载力和刚度-承载力的退化特性进行分析。研究结果表明:增加植筋深度能够在一定程度上提高极限承载力,随着植筋深度的增加,承载力的增速变缓,植筋深度在20d（所植钢筋直径）到25d时承载力提高22.5%;随着植筋深度的增加,梁的破坏形态由梁底混凝土剥落向上发展为梁顶混凝土被压碎;随着植筋梁深度的增加,刚度-承载力的退化减慢,说明增加植筋深度能够减小循环加载对梁的疲劳损伤;植筋深度和钢筋直径不同对梁的损伤主要集中在前50万次的循环中,50万次后频率对梁的影响很小;植筋深度越小和钢筋直径越小的梁的残余变形越大,疲劳损伤也越大,相对刚度-承载力的退化也越严重;疲劳加载对受压区混凝土有劣化作用;疲劳加载前10万次时是刚度-承载力退化的首要阶段,此时挠度迅速增加,50万次后刚度-承载力变化稳定且退化速度降低,挠度的增加则是疲劳损伤累积的结果。

关键词：植筋梁疲劳荷载植筋深度加载位置抗剪承载力刚度-承载力退化

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疲劳荷载作用下植筋梁力学性能试验研究

疲劳荷载作用下植筋梁力学性能试验研究

作者：陶建伟河北工业大学

学位级别：硕士

植筋技术是解决新旧结构连接的一种后锚固技术,具有施工方便、操作简单、施工周期短,造价低等优点,本文主要对8根试验梁进行分析,植筋深度分别为20d=500mm、25d=625mm、30d=750mm(d为植筋的直径)且试验材料均相同。其中3根试验梁做静载... 详细信息

植筋技术是解决新旧结构连接的一种后锚固技术,具有施工方便、操作简单、施工周期短,造价低等优点,本文主要对8根试验梁进行分析,植筋深度分别为20d=500mm、25d=625mm、30d=750mm(d为植筋的直径)且试验材料均相同。其中3根试验梁做静载试验,分析植筋端头加固和增加植筋深度对植筋梁力学性能的影响,然后根据静载试验的极限承载力计算出疲劳上下限,剩余5根试验梁做疲劳试验,分析在不同频率疲劳荷载作用下,植筋梁材料和构件的疲劳性能,本文的研究结论如下:(1)在静载作用下,植筋端头有箍筋和增加植筋深度都可以提高植筋梁的极限承载力,但前者能很好的解决植筋端头应力集中的问题,改善植筋梁的延性。(2)在静载和疲劳试验中植筋梁开裂荷载大小不变,并且第一条裂缝都是出现在新旧混凝土交界面处,和植筋深度、加载频率无关。(3)在疲劳荷载作用下,植筋应变、混凝土压应变、跨中挠度和植筋胶蠕变都有累积损伤,分别在1万次、10万次、10万次和50万次疲劳循环荷载时达到最大值。(4)高频疲劳荷载比低频疲劳荷载对植筋梁的疲劳性能损伤大,降低了植筋梁的极限承载力和延性。(5)疲劳荷载降低了混凝土和植筋的前期力学性能,后期则表现出同静载试验相同的力学性能。(6)植筋深度25d的植筋端头有箍筋的植筋梁,无论是从极限承载力上还是延性性能上来看,静载和疲劳性能最优。

关键词：植筋梁植筋深度植筋端头加固疲劳荷载循环次数频率蠕变

循环荷载下混凝土植筋梁的受力性能研究与有限元分析

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循环荷载下混凝土植筋梁的受力性能研究与有限元分析

作者：梁琛河北工业大学

学位级别：硕士

植筋技术是一项既简捷又有效的连接锚固技术。现阶段工程中,承受循环荷载作用的桥梁、吊车梁等结构采用植筋技术用于改扩建、加固等案例越来越多,但对其受力性能的研究尚不深入。目前对于植筋技术的研究主要都集中在植筋的拉拔机理方面... 详细信息

植筋技术是一项既简捷又有效的连接锚固技术。现阶段工程中,承受循环荷载作用的桥梁、吊车梁等结构采用植筋技术用于改扩建、加固等案例越来越多,但对其受力性能的研究尚不深入。目前对于植筋技术的研究主要都集中在植筋的拉拔机理方面,而对于植筋系统整体的受力机理的研究偏少。在实际工程中,受弯钢筋混凝土构件所植钢筋不再是单向的受力状态,而是处于复杂的应力状态下。现阶段,植筋技术在工程上已被广泛应用,并且实际试验的局限性对混凝土植筋梁的性能分析有所影响,所以需要对其进行深入的研究并结合有限元分析使研究更加完善。为研究循环荷载下混凝土植筋梁的各方面受力性能,制作3根植筋植入深度为20d、25d、30d(d为植筋直径)的植筋端头未加箍筋约束的植筋梁,对其静载破坏。制作4根植筋植入深度为20d、25d、30d的未加箍筋约束的植筋梁和3根植筋植入深度为20d、25d、30d的加箍筋约束的植筋梁,对其循环荷载破坏试验。并运用ANSYS软件模拟三种植筋深度的试验梁,进行静力受弯力学性能的模拟分析,绘制跨中荷载—挠度曲线、植筋随荷载的应力变化曲线,进而研究有无箍筋约束对梁受力性能的影响,并模拟循环荷载试验增加静载数据采集节点验证试验,增加加载频率参数,研究频率对试验梁受力性能的影响。循环荷载的植筋梁试验及ANSYS模拟表明:在植筋端头加箍筋约束可以缓解植筋端头应力集中现象并提高植筋梁的延性、开裂荷载、极限荷载,降低了植筋应变、残余变形;低频降低了试验梁的各方面受力性能。

关键词：加设箍筋 ANSYS分析植筋梁加载频率

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疲劳荷载作用下植筋混凝土梁受力性能研究

疲劳荷载作用下植筋混凝土梁受力性能研究

作者：魏兴磊河北工业大学

学位级别：硕士

植筋技术作为一种锚固技术广泛应用于建筑结构的改造、加固、扩建领域。现阶段对植筋构件的研究以拉拔和承受静力荷载时的力学性能研究为主,对植筋构件处于复杂应力状态下的工作性能研究较少。我国学者对植筋梁进行疲劳受力性能的研究中,发现植筋梁进行加卸载后植筋的残余应变要大于预置筋的残余应变,提出了植筋胶与粘结界面的蠕变特性,但对蠕变的研究尚属空白。随着植筋技术在混凝土梁中的广泛应用,对植筋梁的疲劳荷载作用下的受力性能和蠕变特性的研究显得尤为重要。本文通过对5根植筋混凝土梁进行疲劳试验研究,对挠度、钢筋应变、混凝土应变、裂缝、承载力和植筋胶与粘结界面的蠕变特性进行分析。研究结果表明:增加植筋深度能够在一定程度上提高极限承载力,随着植筋深度的增加承载力的增速变缓,植筋深度在20d(所植钢筋直径)到25d时承载力提高22.3%,继续增加植筋深度到30d,承载力仅提高3.9%;随着植筋深度的增加,梁的破坏形态由梁底混凝土剥落向上发展为梁顶混凝土被压碎;增加植筋深度梁的蠕变减小,说明增加植筋深度能够减小梁的蠕变损伤;频率不同对梁的损伤主要集中在前50万次的循环中,50万次后频率对梁的影响很小,频率越低梁的残余蠕变越大,蠕变损伤也越大;疲劳加载对受压区混凝土有劣化作用;疲劳加载前10万次的挠度迅速增加主要是蠕变损伤的发展,50万次后蠕变变化稳定有下降趋势,挠度的增加则是疲劳损伤累积的结果。

关键词：植筋梁植筋深度加p载频率蠕变疲劳荷载

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不同加载频率下植筋混凝土梁疲劳性能研究

不同加载频率下植筋混凝土梁疲劳性能研究

作者：张城赫河北工业大学

学位级别：硕士

本文主要对3根植筋混凝土梁进行试验研究并进行数值模拟,植筋混凝土梁植筋深度均为20d=500mm,试验材料均相同。首先对一根植筋梁进行静力试验,得出试验梁跨中段在同时承受弯矩和剪力情况下的极限承载力,然后根据静载试验的极限承载力对... 详细信息

本文主要对3根植筋混凝土梁进行试验研究并进行数值模拟,植筋混凝土梁植筋深度均为20d=500mm,试验材料均相同。首先对一根植筋梁进行静力试验,得出试验梁跨中段在同时承受弯矩和剪力情况下的极限承载力,然后根据静载试验的极限承载力对两根同样的植筋梁进行疲劳试验,分析不同阶段时材料的性能变化规律,对比经过不同频率的疲劳循环荷载后的极限承载力、挠度和刚度的变化规律。同时建立与试验相对应的植筋混凝土梁有限元模型,将有限元得到的结果和试验得到的结果进行对比,验证有限元模型建立的合理性及试验数据的准确性。在此基础之上,本文又利用有限元分析软件进行了除试验之外的其他两种频率下的植筋混凝土梁的疲劳性能研究,分析得到了四种频率下的植筋混凝土梁的疲劳性能变化规律。本文的研究结论如下:1、通过将静载试验得到的植筋梁的极限承载力和整浇梁的设计值对比,并将有限元模拟得到的植筋梁极限承载力与试验得到的数据对比,植筋深度为20d,植筋受弯承载力满足要求,模拟结果与试验结果相对误差率为2.13%。2、选择合理的混凝土以及钢筋和植筋胶本构关系、材料属性,设置合理参数,建立合理模型,能够对试验进行较为准确的有限元模拟。3、随着疲劳次数的增加,荷载—挠度曲线的斜率越来越小,梁的跨中挠度随着频率的增加而减小,减小的趋势逐渐趋缓。4、累积挠度与累积残余挠度均在前10万次增长迅速,残余挠度的增长是造成累积挠度增长的主要原因。5、前50万次疲劳加载是植筋混凝土梁累积疲劳损伤主要阶段,在一定频率范围内,低频加载对植筋梁造成的疲劳损伤要大于频率稍高时疲劳加载对梁造成的累积损伤。

关键词：植筋梁有限元频率刚度

不同疲劳加载频率下植筋混凝土梁疲劳性能的试验研究

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不同疲劳加载频率下植筋混凝土梁疲劳性能的试验研究

作者：张玉淙河北工业大学

学位级别：硕士

本文主要对3根试验梁进行分析（共设计7根）,植筋深度均为20d=500mm,试验材料均相同。首先对一根植筋梁进行静力试验,得出试验梁跨中段在同时承受弯矩和剪力情况下的极限承载力,并将其与规范规定的计算公式相互对比,验算整浇梁公式是否... 详细信息

本文主要对3根试验梁进行分析（共设计7根）,植筋深度均为20d=500mm,试验材料均相同。首先对一根植筋梁进行静力试验,得出试验梁跨中段在同时承受弯矩和剪力情况下的极限承载力,并将其与规范规定的计算公式相互对比,验算整浇梁公式是否适用于植筋梁。然后根据静载试验的极限承载力对两根同样的植筋梁进行疲劳试验,分析不同阶段时的各材料性能变化规律,对比其经过不同频率的疲劳循环荷载后的极限承载力、挠度和刚度的变化规律。本文的研究结论如下:1、通过静载试验的极限承载力和整浇通筋梁的设计值对比。植筋深度为20d时,植筋梁受弯承载力满足要求。2、疲劳加载试验对植筋梁的极限承载力影响不大,但使其破坏机制由跨中正截面受弯破坏变为植筋端头处斜截面弯剪破坏,因此,在进行受弯植筋梁承载力计算时,除考虑植筋抗拔承载情况外,尚应对植筋端头处混凝土弯剪破坏引起足够重视。3、疲劳加载对植筋梁造成的疲劳累积损伤集中在前50万次的疲劳加载过程。4、在一定频率范围内,低频加载对植筋梁造成的累积损伤要大于频率稍高时疲劳加载对植筋梁造成的疲劳累积损伤。

关键词：植筋梁承载力频率刚度

无机锚固料植筋连接形成钢筋混凝土梁的力学性能研究

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无机锚固料植筋连接形成钢筋混凝土梁的力学性能研究

作者：宋丽娟河北工程大学

学位级别：硕士

植筋技术在工程加固改造中应用较为广泛,在结构改造加固工程中有许多结构通过植筋连接形成结构构件（如植筋形成梁、柱、剪力墙等）,但对于无机锚固料植筋连接形成结构构件的性能研究较少。现有的研究多是对有机锚固料植筋进行的单向拉... 详细信息

植筋技术在工程加固改造中应用较为广泛,在结构改造加固工程中有许多结构通过植筋连接形成结构构件（如植筋形成梁、柱、剪力墙等）,但对于无机锚固料植筋连接形成结构构件的性能研究较少。现有的研究多是对有机锚固料植筋进行的单向拉拔方面的研究,然而植筋在结构中处于复杂受力状态,植筋的单向拉拔的性能并不能真实地反映植筋在结构构件中复杂的受力状态。其次,在结构加固改造工程中,无极锚固料因其价格比有机锚固料低且粘结性能较好已得到越来越广泛的应用。因此,有必要对无机锚固料植筋连接形成结构构件的性能进行深入研究,以便于更合理的进行相关设计和施工本试验课题组首先对无机锚固料单根植筋和多根植筋进行了单向拉拔试验,然后对五根钢筋混凝土梁（一根为整浇梁,四根为植筋连接形成的钢筋混凝土梁,这四根梁内钢筋搭接长度不同）进行了静力受弯试验,将无机锚固料植筋连接形成的钢筋混凝土梁的力学性能与普通整浇梁进行对比分析,研究了植筋连接形成钢筋混凝土梁的力学性能、破坏机理及锚固特性。研究的主要内容有：第一,对单根植筋和多根植筋进行了单向拉拔试验,得出了双根、三根、四根、五根植筋的群锚效应折减系数。第二,进行了无机锚固料植筋连接形成构件（钢筋混凝土梁）的静力受弯试验,并取得了较为理想的实验结果;对试验现象和数据进行了详细的分析。第三,分析了无机锚固料植筋连接形成构件的破坏特征及破坏机理、极限承载能力、刚度及延性,并将其与整浇梁进行对比。第四,通过对试验现象及试验数据的分析,提出了在梁中的箍筋足以避免发生混凝土劈裂破坏或采取了其它有效措施来防止混凝土劈裂破坏时植筋梁的承载力计算公式。

关键词：无机锚固料植筋植筋梁承载力刚度延性

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疲劳荷载作用下受弯植筋梁力学性能试验研究

河北工业大学学报 2018年第2期47卷 79-84页

作者：阎西康陶建伟魏兴磊梁琳霄河北工业大学土木与交通学院天津300401 河北省土木工程技术研究中心天津300401

疲劳荷载作用下的植筋构件往往因为疲劳损伤发生没有明显征兆的脆性破坏,并且对建筑结构造成灾难性的破坏,为了研究植筋梁疲劳损伤情况,进行了5根植筋深度为20 d、25 d和30 d(d为植筋的直径)的植筋梁受弯试验,通过对比裂缝发展规律、材... 详细信息

疲劳荷载作用下的植筋构件往往因为疲劳损伤发生没有明显征兆的脆性破坏,并且对建筑结构造成灾难性的破坏,为了研究植筋梁疲劳损伤情况,进行了5根植筋深度为20 d、25 d和30 d(d为植筋的直径)的植筋梁受弯试验,通过对比裂缝发展规律、材料应力应变曲线以及残余变形,分析了不同植筋深度和不同频率疲劳荷载作用下植筋梁破坏现象以及混凝土、植筋等材料的力学性能.结果表明:植筋深度越大植筋梁的力学指标越好;疲劳损伤集中形成于疲劳加载10万次左右,加固植筋端头或者较低频率的疲劳荷载可以减轻植筋梁的疲劳损伤.

关键词：植筋梁植筋端头疲劳荷载力学性能疲劳损伤