销钉在钢筋网复合砂浆加固混凝土构件中的性能研究_尚守平
- 格式:pdf
- 大小:161.60 KB
- 文档页数:4
高性能复合砂浆钢筋网加固分析及其在桥梁应用研究的开题报告导语:本篇开题报告涉及到复合材料、结构工程等多个领域的知识,需要较高的专业知识背景才能较好理解。
下文将主要介绍本文的研究内容、研究意义、研究方法和研究计划。
研究背景:桥梁作为交通运输的重要组成部分,其安全性和稳定性对于公众的生命财产安全和交通运输的畅通具有重要意义。
然而,随着使用时间的延长,部分桥梁结构出现了问题,如裂缝、变形等,这些问题会严重影响桥梁的使用寿命和安全性能。
为了解决这些问题,传统的加固方法往往采用钢筋加固,但这种方法存在一些局限性,如加固后重量增加、采用钢筋加固后桥梁整体刚度不均匀等。
研究意义:随着科技的不断发展,复合材料的应用越来越广泛,钢筋与复合材料的结合也成为加固桥梁的一个新方向。
本文旨在研究一种新的加固方法,即采用高性能复合砂浆与钢筋网结合,在钢筋网上撒布特定的高性能复合砂浆,增加钢筋网和原有结构间的摩擦力,并将钢筋网与原有结构发生黏结作用,从而增加桥梁的整体刚度和承载能力,提高桥梁的使用寿命和安全性能。
研究方法:1.研究对象的选取:选择一座已经出现裂缝或者变形的桥梁进行调查,得到该桥梁的相关信息。
2.理论分析:通过理论分析,确定高性能复合砂浆钢筋网加固的可行性,确定加固方法的技术要求。
3.试验研究:通过试验研究,验证高性能复合砂浆钢筋网加固的可行性和加固后效果,同时对加固后的桥梁进行性能测试和性能评价。
4.数据处理和分析:对试验数据进行处理和分析,得出加固后桥梁的性能评价等相关结果。
研究计划:1.选题与材料准备(1个月):主要包括文献查阅、相关资料收集、试验设备准备等。
2.理论分析(1个月):通过文献查阅、理论分析等方法,明确高性能复合砂浆钢筋网加固的可行性和加固技术要求。
3.设计试验方案(1个月):依据理论分析结果,设计出相应的试验方案,并制定详细的试验流程和操作规程。
4.试验研究(4个月):按照设计方案进行试验研究,记录试验数据和表现。
钢筋网-高性能砂浆加固法综述摘要:钢筋网-高性能砂浆加固法作为一种新兴的加固方法,具有施工简单、耐火耐高温、耐久性等特点。
本文详细介绍了钢筋网-高性能砂浆加固法的原理、材料,与传统加固方法比较的优势,以及该加固法的研究现状,并预测了该加固法今后的研究方向。
关键词:钢筋网;高性能砂浆;加固方法;研究现状;研究方向引言近年来,随着工程加固行业的迅速发展,钢筋网-高性能砂浆加固法在工程实践中逐渐得到的应用。
与传统的加固法相比,钢筋网-高性能砂浆加固法的优势在于施工简单、耐久、耐火耐高温,同时还能大幅度提高原结构构件承载力、延性和抗震耗能能力。
该方法优势突出,具有良好的应用前景,迫切需要对该技术理论进行进一步的研究。
该加固方法的介绍(一)、加固原理钢筋网-高性能砂浆加固法是在混凝土结构构件外围布置钢筋(丝)网,并抹压或者喷涂高性能砂浆作为保护层,使之与原构架协调变形、整体受力的一种加固方法。
其中,钢丝网主要提高结构的承载力,而砂浆层起保护和锚固作用。
钢筋网和高性能砂浆在原构件外围形成一种新型无机复合材料,它具有良好的延性和耐久性,比不同的砂浆具有更好的抗裂性能,而且能适应各种外形构件的加固。
(二)、材料介绍1、钢筋网:是由纵向和横向钢筋(丝)十字交叉通过绑扎或焊接制作而成的网状钢筋片,与碳纤维相比,它具有高强、耐久、耐高温等特点,同时它分散性好,受力均匀,具有较强的耗能能力;(2)高性能砂浆:一般是指是一些收缩性小、强度高、抗裂性能好、粘结强度高、防腐耐久的水泥基复合材料;(3)界面剂:是一种的粘结力超强、耐水性能优良、耐老化的胶粘剂,主要是提高抹灰砂浆对基层的粘结强度,有效避免抹灰层出现空鼓、脱落、收缩开裂等问题,提高加固层与原混凝土构件的整体性。
二、该加固方法的技术优势与以往传统的加固方法相比,钢筋网-高性能砂浆加固法有明显的优势,主要表现在:(一)耐久性和耐腐蚀性能极佳。
(二)优良的耐火和耐高温性能。
钢筋网水泥复合砂浆加固混凝土受弯构件试验研究及工程应用田野;张鹏;赵卓
【期刊名称】《河南建材》
【年(卷),期】2010(000)003
【摘要】钢筋网水泥复合砂浆(简称CMMR)是一种新型的混凝土结构加固材料.本文在试验的基础上,对CMMR加固的混凝土受弯构件进行了研究和分析,其结果表明CMMR加固法加固效果明显,加固后构件的极限承载力、延性大幅度地提高.工程实践表明CMMR加固法是一种技术先进、经济实用的加固方法.
【总页数】2页(P69-70)
【作者】田野;张鹏;赵卓
【作者单位】河南省建筑科学研究院有限公司,450053;河南省建筑科学研究院有限公司,450053;河南省建筑科学研究院有限公司,450053
【正文语种】中文
【相关文献】
1.复合砂浆钢筋网加固RC足尺梁受弯试验研究
2.复合砂浆钢筋网加固RC受弯构件粘结破坏研究
3.高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固混凝土构件正截面承载力计算
4.高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层加固混凝土小型空心砌块砌体抗压强度试验研究
5.销钉在钢筋网复合砂浆加固混凝土构件中的性能研究
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
剪切销钉拉拔试验合格值研究尚守平;杨龙;李龙【摘要】Aiming at the waste of manpower and material in current reinforcement work without a definite assessment of the quality of shear pins, the concrete beams strengthened with ferrocement on the three surfaces were subjected to a pullout test to analyze the destructive modes of shear pins. Based on the test results and the calculation of the maximum pullout force of shear pin in theory, an acceptance value of shear pin according to the pullout test is proposed. When the distribution density of shear pins satisfies certain conditions, and the safety factor is 3, the acceptance value will be e-qual to 3 times of the diameter of shear pin divided by 100 and multiplying the characteristic value of shear pin strength. This acceptance value of shear pin determined by the pullout test not only meets the actual requirement of the project, but also saves a lot of manpower and material.%针对目前加固工程中对剪切销钉的植入质量无明确的判断依据而造成人力和物力浪费的情况,采用复合砂浆钢筋网薄层三面加固梁,通过对试件加载得到的加固梁端部剪切销钉的破坏形态统计分析,结合剪切销钉最大拉拔力的理论计算,提出了剪切销钉拉拔试验合格值。
CFRP网增强的高性能复合砂浆抗震加固框架节点方法的研究框架节点是框架结构中最关键的部位,也是现有抗震规范中要求最严的部位,然而在以往的框架结构中,由于施工或者设计等各方面原因导致现在大量旧房屋的节点有各种质量问题,是人类的生命安全和财产的巨大隐患,所以框架节点加固方法的的研究是十分有价值、有意义的。
钢筋网增强的高性能水泥复合砂浆薄层(HPFL)加固RC结构的方法以其良好的综合性能取得了丰富的研究成果,且被广泛推广运用。
CFRP网与钢筋网相比更具轻质、高强、高模量、柔软易施工、耐久、耐腐蚀、耐疲劳、防磁、抗屏蔽、抗剥离,降低加固层厚度等特点。
这种以CFRP网替换钢筋网的将CFRP网内置于高性能水泥复合砂浆抗震加固框架节点的方法将更具综合优势,对其进行系统研究将具有重要的工程实际意义和理论研究价值。
本文采用节点模型的现场试验观测、数值模拟与理论分析相结合的方法,研究加固节点的抗震性能,建立相应的计算理论,提出实用可靠的承载力计算公式和加固施工工艺及构造措施。
通过三方面的研究最终得出的主要研究结论有:1、通过不变轴压比下的低周往复加载试验研究发现,CFRP网增强的高性能复合砂浆加固十字型框架节点的方法可以有效改善其抗震性能。
主要包括:加固后试件的承载力、抗裂性、刚度、延性及耗能能力有明显改善。
破坏形态已由加固前的节点核心区剪切破坏转变为加固后的节点核心区附近的梁端弯曲破坏。
对加固效果改善机理进行了分析。
2、通过对“平铺2层网格加固法”、“平铺网格—斜向布置碳纤维丝束加固法”、“平铺网格—斜向布置碳纤维丝束—复合砂浆加腋三者相结合的联合加固法”的对比试验研究,发现第三种联合加固法的效果是最优异的,且工艺简单,施工质量容易保证。
3、ANSYS有限元数值模拟结果与试验实测结果符合程度较高;验证了所选取或建立的有限元单元法模型的合理性,利用该模型可对实际工程结构加固进行预测。
4、推导了一套用CFRP网增强的高性能复合砂浆抗震加固框架节点范围的各种承载力计算公式,提出了一套加固施工工艺,可供工程人员及后续研究人员参考。
高性能水泥复合砂浆钢筋网加固工法在古村落项目中的发展与运用新技术、新工艺在工程中的实践与运用是建筑领域高速发展的核心,近年来,我们国家在建筑行业的高新科技工法研究与开发的脚步从未停歇,逐步跻身世界前列,但是核心技术依然处于国际中游水平。
高性能水泥复合砂浆钢筋网加固工法是一种新型加固技术,近年来被应用于混凝土结构加固工程上,随着“世界环保”这一大概念的深入人心,混凝土结构的高碳污染也逐步被世人所知,世界各地也开展了一系列新型材料的开发与研究,在建筑加固领域实施新材料的技术研究工作刻不容缓,我国也开展了这方面材料研究工作,取得了一定的成绩和成果,证明了该项工法应用的可靠性和实用性。
但由于这是新工艺新技术,普及起来存在难度,目前应用范围略窄。
随着国民经济的高速发展,特色小镇项目的兴起成为近年来我国建筑市场不可忽视的现象,其中,依托于传统古村落保护而建设的特色小镇占比逐渐增大。
中国是一个具有五千年历史文明的大国,位列世界四大文明古国之一,散落于全国各地的古村落数不胜数,在国家领导重视和政策的扶持下,越来越多的资本转入传统古村落旅游小镇项目的建设中,巨大的旅游市场和多元的旅游需求积极推动了古村落小镇的发展,城市中高知群体“逃离城市”的理念更是给该类项目的推进注入了强心针。
那么这种传统历史文明的保护自然而然的成为该类工程的重点难点,如何能够更好的保护和改造古建筑即成为了建设的重中之重。
结合这一时代背景,推进发展高性能水泥复合砂浆钢筋网加固功法这一核心技术在传统古村落特色小镇项目中的应用是该类项目发展的重中之重。
一、项目概况国内某古村落文化旅游项目工程占地约42公顷,分三大块区建设,总建筑面积3.5万平方米,建设内容为:新建建筑、修缮整治建筑以及保留建筑、景观工程、总体管线、智慧旅游系统、道路工程、给排水工程等。
其中,修缮整治建筑为7747平米,该类型建筑的选定原则为豫晋古道(陆上丝绸之路)沿线,保存较为完好的家族式古院落,最远时期可追溯到宋朝,具有较高的文物保存价值,古建筑形式多为单层民房、古窑遗址等。
高性能复合砂浆钢筋网加固技术探析摘要高性能复合砂浆钢筋网为水泥基层以及钢筋网形成的薄层复合片材,与水泥钢筋网相比,具有较高的韧性、延展性、耐久性、抗裂性以及抗裂性等,是加固混凝土结构理想的材料,逐渐被应用到建筑物的加固领域上。
针对大跨度连续梁进行高性能复合砂浆钢筋网加固研究,积极的推广高性能复合砂浆钢筋网技术的应用,对实际起一定指导意义,并且提出高性能复合砂浆钢筋网加固的进一步研究方向。
关键词高性能复合砂浆钢筋网;加固;抗力效应国内外研究表明,高性能复合砂浆钢筋网为水泥基层迭合钢筋网形成的薄层复合片材,与水泥钢筋网相比,具有较高的韧性、延展性、耐久性、抗裂性以及抗裂性等,造价低,施工简单,应用范围广的特点,是加固混凝土结构理想的材料,具有相应推广的意义。
1高性能复合砂浆钢筋网加固法钢筋网高性能水泥复合砂浆加固法是分别以钢筋网、高性能水泥复合砂浆基相组成的薄层加固材料实施对混凝土梁结构或其他构件加固的,实质是一种体外配筋加固,通过提高原构件的配筋量,从而相应提高结构构件的刚度、抗拉、抗压、抗弯和抗剪等方面性能。
既有类似于加大截面加固法,但是截面增大的较小,对结构外观及桥梁净空影响不大。
试验证明该加固方法具有极大的优越性,优点如下:1)施工工艺简单:施工工艺简单,无需大型的设备,并且加固效果良好。
2)防火、耐高温性好:其成分均是无机材料,对温度无敏感性,防火性能好,与粘胶类加固方法相比,无需进行防火层处理。
3)耐久、抗老化性好:高性能复合砂浆中砂粒径≤0.25mm,与普通混凝土相比,骨料与水泥石更容易形成良好的界面结构;硅灰等超细粉的活性致密了孔结构:掺入的短细纤维保证结构的抗裂性能、延性、耗能能力。
因此,复合砂浆具有良好的抗渗、耐久性能。
4)与原结构的协同工作性好:加固层与混凝土构件均为水泥基材料,材料性能相似;砂浆含有的水泥凝胶体的渗透性能有效愈合原混凝土裂缝,与黏胶加固类相比,二者更具有良好的工作协调性。
高强钢绞线网-聚合物砂浆复合面层抗震加固钢筋混凝土梁柱(平面)节点的试验研究报告摘要:高强钢绞线网-聚合物砂浆复合面层加固法是一种新型加固工艺,它具有耐火、耐腐蚀、耐老化等优点。
通过2个采用该方法加固的钢筋混凝土框架节点(其中一个节点震损后再加固)和1个对比节点的低周反复荷载试验,比较了不同加固方式的加固效果,分析了相应的加固机理。
研究结果表明,采用该技术加固节点能有效的提高节点的抗剪承载力和耗能能力。
本研究在试验的基础上提出了采用高强钢绞线网—聚合物砂浆复合面层加固钢筋混凝土框架节点抗剪承载力的计算方法,计算结果与试验结果符合较好。
关键词:高强钢绞线网聚合物砂浆梁柱节点加固1前言钢筋混凝土框架节点是框架结构中重要的组成部分,起着传递、分配内力和保证结构整体性的作用。
国内外大量的震例表明,钢筋混凝土框架节点的破坏是比较明显的,然而当前的建筑抗震加固技术规程对于框架节点的抗震加固还没有明确规定。
目前对于框架节点抗震加固的方法虽然已经研究了粘贴碳纤维、粘钢板等加固方法,但是由于粘贴碳纤维和粘钢板的粘结胶属于有机材料,耐高温性能和耐火性能相对较差,耐久性能也有待改善。
高强钢绞线网-聚合物砂浆加固技术是近几年来在国外发展起来的新型技术。
高强钢绞线具有强度高、不锈、柔软性好、运输及施工方便等优点,聚合物砂浆为水性材料,无有害挥发性气体,对环境和人无影响,与混凝土材料粘结性能良好,耐久、耐火性能好[4-5]。
因此高强钢绞线网-聚合物砂浆加固技术具有技术先进、耐久抗火、无毒环保等优点。
目前关于该加固技术的主要研究成果有:清华大学聂建国教授等采用高强钢绞线网-聚合物砂浆对钢筋混凝土梁分别进行了抗弯加固和抗剪加固的试验研究,结果表明加固后梁的承载力可以得到显著提高,抗弯刚度也得到提高,而且可以较好地约束裂缝的发展[2-3];中国建筑科学研究院还对该技术进行了加固钢筋混凝土柱的试验研究,加固后柱的承载力、耗能能力和延性系数都得到了明显提高[4];中国建筑科学研究院王亚勇研究员等进行了高强钢绞线网-聚合物砂浆加固了15片砖墙的试验研究,结果表明砖墙的抗剪承载力可以提高50%以上[5]。
HPFL预制空心楼盖板整体性研究尚守平;杨芳【摘要】通过3种工况模拟地震作用下板下墙体的破坏,研究高性能水泥复合砂浆钢筋网(HPFL)薄层作为板的叠合层对预制空心楼盖板整体性加固的效果.试验结果表明,板下不同位置支撑墙体破坏后,试件按空心板横向悬挑板受力,板端部产生向下挠曲,空心板横向悬挑长度为2块板宽(1 000 mm),叠合层与空心板未发生剥离;HPFL作为预制空心板的叠合层能有效提高预制空心楼盖板的整体性,使空心板在水平面的2个垂直方向都连续,成为水平面内任意向刚度接近无穷大的横向构件,使得结构的整体性及抗震性能得到保证.【期刊名称】《湖南大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(042)011【总页数】5页(P95-99)【关键词】HPFL;加固;预制空心板;整体性【作者】尚守平;杨芳【作者单位】湖南大学土木工程学院,湖南长沙4110082;湖南大学土木工程学院,湖南长沙4110082【正文语种】中文【中图分类】U448.32建国以来,预制空心板以价格低、无需支模、施工快捷等优点在我国大规模工业化生产应用,在历史上为我国的建设发展做出重要贡献.但装配式预制空心楼盖板是单向受力的离散式楼盖,地震时容易分散塌落.据不完全统计[1],我国现役的预制空心楼盖板接近40亿m2,全部拆除重建难度大,因此对这些房屋进行加固是必要的.在多次地震中,预制混凝土空心板楼盖的破坏可以归纳为[2-3]以下三点:1)楼盖板整体性差,导致楼盖板在地震作用下分散塌落; 2)在砌体结构中, 砌体倒塌导致预制空心板分散坠落; 3)由于上部重物塌落, 预制板被折断而坠落.目前,预制空心板加固技术多用于楼面承载力不足的加固,分为粘贴纤维复合增强材料加固法[4]、粘贴钢板加固法[5]、高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法[6]、粘贴竹板加固法[7]等.对于整体性的加固,王凤来等[8]在空心板板长方向用钢筋进行捆绑、张拉, 在一定程度上能增强空心板的整体性,但绑扎的钢筋与空心板之间仅靠钢筋与边板的锚固,中部预制板与钢筋的连接无保障,板与加固层易发生剥离.韩明飞[9]在预制板屋面增加角钢,能增强水平构件和竖向构件的连接;但未对板本身整体性进行加固,且角钢造价高,不太适用于农村地区.胡克旭等[10]在单块空心板顶铺设C40混凝土,配置双向钢筋,开裂荷载提高49%,但未对多块拼装预制板整体性进行研究.综上所述,预制板的加固缺乏对板整体性的系统加固.为了研究HPFL加固预制空心板整体性的可行性,在湖南大学结构实验室进行2组不同宽度的预制空心楼盖板HPFL加固;考虑地震作用的不确定性,模拟板下支撑系统不同位置的破坏,通过试验结果对比分析HPFL叠合层与预制空心板各板的挠度、开裂荷载、剥离情况等,研究HPFL加固预制空心楼盖板的整体性的效果.1.1 试验目的通过对两组拼装而成的预制混凝土空心楼盖板进行不同宽度的HPFL加固,模拟地震作用下不同位置板下支撑系统的破坏.通过观测各板的挠度,验证HPFL作为叠合层能否使拼装的预制空心板整体化,增强板的整体性.1.2 试件制作试验分为2组,编号为PCHP-1和PCHP-2,每组试件由4块2 100 mm×500 mm×120 mm预制空心板购成品拼装成2 100 mm×2 000 mm×120 mm的楼盖板.图1和图2为PCHP-1和PCHP-2叠合层铺设示意图,叠合层具体参数见表1,表2和表3为不同砂浆配合比及材性试验值.砌筑两面轴线间距2 100 mm,高600 mm的24墙,预制空心板与墙半搭接,如图3(a)所示.在铺设HPFL条带处的板面使用凿毛墩头对板面凿毛,粗糙度满足Ⅱ级粗糙度[11],铺设素混凝土砂浆处的板面无需处理.在如图3(b)所示位置钻孔,孔洞直径约为8 mm,孔深65 mm,清理、润湿孔洞后使用无机植筋胶植入剪切销钉[11-12],如图3(b)和(c)所示.无机植筋胶强度达到要求后,将钢筋网和剪切销钉用铁丝绑扎、固定.根据图1,满铺20 mm厚的HPFL叠合层;根据图2,在板长方向铺设两条各600 mm宽的HPFL条带叠合层,中间部分铺设20 mm厚的水泥砂浆叠合层,室温下养护14 d.(14 d叠合层砂浆即已达到实验要求).养护7 d 时,空心板按图4砌250 mm高,60 mm宽的砖槽.1.3 试验工况试验分为3个工况:工况1为模拟板上活荷载,采用沙土进行4级加载(如图4(a)所示),观测板长方向的挠度和各板裂缝发展情况.工况2为模拟地震作用下边板板下支撑系统破坏,掏空图4(b)所示的墙体.工况3在工况2的基础上掏空如图4(c)所示墙体,模拟中间2块板下支撑系统破坏.图4(d)所示为各工况下测点布置图,测点均布置在板底.2.1 试验结果对比分析从图5,图6和图7可看到,在活荷载考虑2倍动力系数下,PCHP-1和PCHP-2三种工况下各测点的挠度值相近,叠合层和空心板未发生剥离或滑移,且任一空心板未发生分散坍塌的现象,试件的叠合层和空心板仍为一个整体.说明HPFL叠合层能有效地增强空心板的整体性.各工况下观测试件板底裂缝,试验结束后观测板面叠合层裂缝,均未发现肉眼可视裂缝(如图8所示).2.2 有限元模拟结果对比采用Abaqus进行有限元模拟,预制空心板和HPFL叠合层采用Solid三维实体单元,钢筋采用 Truss 单元,空心板、叠合层采用混凝土损伤塑性模型,板圆孔采用正方形空洞替代,不考虑板缝之间砂浆填充的作用.通过有限元模拟分析,有限元云图如图9所示.由表4可以看出,试验所测空心板的挠度值与有限元模拟的挠度值吻合良好.由于HPFL的作用,在板件上部受拉的受力状态下,板件破坏有一定的征兆,并非地震中的墙体一塌板即坏的现象,说明HPFL叠合层能有效改善预制空心板脆性破坏特性,增加结构的延性.在2倍动力荷载系数下,叠合层HPFL钢筋网未达到屈服极限、砂浆层未发生裂缝,且试验最大弯矩值只达到了试件开裂弯矩值的67%(见表5).说明使用HPFL加固预制空心楼盖板能在增加板的刚度的同时增强板的承载力.高性能水泥复合砂浆钢筋网(HPFL)薄层作为预制空心楼盖板的叠合层,能有效地使楼板整体化,在板下支撑系统受损、破坏下,仍作为一个整体,是解决空心板致命弱点的廉价施工方法.1)预制装配整体化楼盖由于HPFL的作用,不会因局部支座失效导致楼板塌落.2)HPFL叠合层增强预制空心楼盖板在水平面2个垂直方向的刚度,使得该楼盖房屋可以抵御水平面2个垂直方向的地震作用.3)预制装配整体化楼盖的施工无需支模板,因此造价低廉,施工简捷.4)HPFL作为预制空心楼盖板的叠合层为预制空心楼盖板再次使用和地震区原有房屋的加固提供了一种廉价、高效、安全有效的加固技术.†通讯联系人,E-mail:***********.cn【相关文献】[1] 焦宁艳,李明.房屋建筑抗震设计及加固[J]. 施工技术, 2009, 38(S):500-504.JIAO Ning-yan, LI Ming. Seismic design and reinforcement of building[J]. Construction Technology, 2009, 38(S): 500-504.(In Chinese)[2] 胡夏闽. 汶川地震绵竹市建筑震害分析和设计建议[J]. 南京工业大学学报:自然科学版,2009,31(1):30-38.HU Xia-min. Analysis of building damages in Mianzhu in Wenchuan earthquake and corresponding anti-seismic design proposals[J]. Journal of Nanjing University of Technology: Natural Science Edition, 2009,31(1):30-38.(In Chinese)[3] 谭皓,李杰,张电吉,等. 玉树大地震砌体结构房屋震害特征[J].工程抗震与加固改造,2011, 33(5): 133-139.TAN Hao, LI Jie, ZHANG Dian-ji, et al. Damaged investigation of masonry structure buildings in Yushu heavy earthquake[J]. Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting, 2011,33(5):133-139.(In Chinese)[4] 李向民 , 张富文, 许清风.粘贴不同FRP布加固预制空心板的试验研究和计算分析[J]. 土木工程学报,2014,47(2):71-81.LI Xiang-min, ZHANG Fu-wen, XU Qing-feng. Experimental study and computational analysis on PC hollow-core slabs strengthened with different FRP strips[J]. China Civil Engineering Journal, 2014,47 (2):71-81.(In Chinese)[5] 李方政. 粘钢技术在预制空心楼板加固工程中的应用[J]. 建筑技术,2002, 33(6): 446-447.LI Fang-zheng. The application of bonded steel angles technology in precast concrete hollow slabs strengthening[J]. Building Technology, 2002, 33(6): 446-447.(In Chinese) [6] CECS 242—2003 水泥复合砂浆钢筋网加固混凝土结构技术规程[S].北京:中国计划出版社,2008:34-36.CECS 242—2003 Technical specification for strengthening concrete structures with grid rebar and mortar[S]. Beijing: China Planning Press,2008:34-36.(In Chinese)[7] 许清风,李向民,陈建飞,等.粘贴竹板加固预应力混凝土空心板的试验研究[J]. 东南大学学报:自然科学版, 2013,43(3):559-564.XU Qing-feng, LI Xiang-min, CHEN Jian-fei, et al. Experimental study on PC hollow-core slab strengthened with bamboo plates[J]. Journal of Southeast University:Natural Science Edition, 2013, 43(3): 559-564.(In Chinese)[8] 王凤来,陈再现.震后受损房屋结构加固方法[J]. 施工技术, 2009, 38(2): 46-50.WANG Feng-lai, CHEN Zai-xian. Strengthening method for post-seismic damaged building[J]. Construction Technology, 2009, 38(2): 46-50.(In Chinese)[9] 韩明飞.某中学教学楼抗震鉴定和加固设计[J].工业建筑, 2012,42(12):139-142.HAN Ming-fei. Seismic evaluation and strengthening design of the teaching building in a middle school[J]. Industrial Building, 2012, 42(12): 139-142.(In Chinese)[10]胡克旭,刘宜良,汪洋.不同方法加固预应力混凝土空心板受力性能试验研究[J]. 结构工程师, 2014,30(1):130-136.HU Ke-xu, LIU Yi-liang, WANG Yang. Experimental study on mechanical performances of different strengthening methods for pre-stressed hollow core concrete slabs[J]. Structure Engineers, 2014,30(1):130-136.(In Chinese)[11]尚守平.农村民居建筑抗震实用技术[M]. 北京:中国建筑工业出版社, 2009: 70-76. SHANG Shou-ping. Seismic practical skills of rural dwellings [M]. Beijing: China Architecture & Building Press,2009: 70-76. (In Chinese)[12]方萍,黄政宇,尚守平,等.水泥基界面剂黏结抗剪强度研究[J].湖南大学学报:自然科学版, 2009,36(5):7-10.FANG Ping, HUANG Zheng-yu, SHANG Shou-ping, et al. Study on the interfacial adhesive shearing strength between the cement-based mortar and the concrete substrate [J]. Journal of Hunan University: Natural Sciences, 2009,36(5):7-10. (In Chinese)。
复合砂浆钢筋网加固RC梁的性能试验及理论研究的开题报告一、选题背景随着建筑结构的不断发展和建筑密度的不断增加,RC梁的加固和修复问题已成为当今建筑结构领域的热点研究方向之一。
目前,钢筋混凝土加固技术已经得到广泛的应用,其中复合砂浆钢筋网加固技术是一种经济、可靠、有效的加固方法,已被广泛使用。
但是,目前对于其性能的研究以及加固机理的探讨还不够深入,需要进一步的实验和理论研究。
二、研究目的本研究的目的是通过对复合砂浆钢筋网加固RC梁进行性能试验及理论研究,探讨其加固机理以及加固效果,为该技术的进一步推广和应用提供理论依据和实验支持。
三、研究内容和方法本研究将从以下几个方面进行研究:1.复合砂浆钢筋网加固RC梁的性能试验:利用模拟试验台模拟RC梁的受力情况,对复合砂浆钢筋网加固RC梁的受力性能进行试验,并分析其强度、刚度等性能指标。
2.复合砂浆钢筋网加固机理的理论研究:通过理论分析和计算,探讨复合砂浆钢筋网在RC梁加固过程中的作用机理,分析其加固效果和可行性。
3.相关参数对复合砂浆钢筋网加固效果的影响研究:通过改变不同参数,如钢筋网的尺寸、砂浆的配合比等,对复合砂浆钢筋网加固RC梁的加固效果进行研究和探讨。
四、预期成果及其意义本研究的预期成果主要有以下几个方面:1.确定复合砂浆钢筋网加固RC梁的性能指标,分析其加固效果和可行性。
2.揭示复合砂浆钢筋网在RC梁加固过程中的作用机理,为该技术的进一步推广和应用提供理论依据和实验支持。
3.研究不同参数对复合砂浆钢筋网加固效果的影响,为该技术的优化和改进提供理论基础和实验支持。
本研究的意义在于为RC梁加固技术的进一步发展和完善提供重要的参考和依据,同时也具有一定的工程应用价值。
第36卷第3期建 筑 结 构2006年3月销钉在钢筋网复合砂浆加固混凝土构件中的性能研究*尚守平 龙凌霄 曾令宏(湖南大学土木工程学院 长沙410082)[提要] 对用高性能复合砂浆钢筋网薄层加固的混凝土构件进行了界面剪切试验研究,试验包括16个应用了销钉的试件和4个没有应用销钉的对比试件。
探讨了在植有销钉的情况下,销钉与复合砂浆加固层协同抵抗粘结抗剪破坏的受力机制及销钉数量、直径、基本锚固深度、间距对抗剪能力的影响。
试验表明,销钉大幅提高界面粘结的抗剪能力及延性。
根据试验结果,提出了植有销钉的构件界面粘结抗剪能力计算方法。
[关键词] 混凝土结构 钢筋网复合砂浆加固 植筋锚固 粘结抗剪S tudy of th e Pins in Reinforced Conc rete Be am Stre ngthen ed with Fer roc ement P Shang Shouping,Long Ling xiao,Zeng Linghong(Civil Engineering College of Hunan Unive rsity,Cha ngsha 410082,China)Abstrac t :Ba se d on the e xpe ri ments of 4R C speci me ns strengthene d with pins and 4speci mens without pins,the felted c apability of the ferroc ement with w ire meshe s is a nalyzed.The influences of the pins c amount,diameter,depth a nd distanc e on the felted capability of fe rroce me nt are discussed.The test results show that the pins impro ve the c apacity of mucosity a nd ductility.A ca lc ulation method for the muc osity c apacity of the bloc k is presente d.K eyword s :RC struc ture s;ferr oce ment;pos-t embe dding technology;bonding and shearing*博士点专项项目(721201004);湖南省自然科学基金资助(02JJ Y3043)。
0 引言目前,对于销钉(即化学植筋技术)尚无成熟的规范来进行设计和施工。
虽然在加固补强工程中运用该技术由来已久,但是已有的研究,侧重于单独考虑植筋的抗拉拔能力[4],讨论销钉参与加固界面抵抗粘结破坏的研究较少。
结合一系列钢筋网复合砂浆加固混凝土构件在植有销钉的情况下的试验研究,销钉与加固层协同抵抗粘结破坏的受力机制,并由此得出植筋数量、直径、基本锚固深度及间距对粘结性能的影响。
提出植筋后的钢筋网复合砂浆加固混凝土构件加固界面粘结能力的计算方法。
1试验概况20个440@300@150试件,混凝土为C30。
截面配筋如图1所示。
试件侧面加固层厚度为20mm,加固材料为高性能钢筋网复合水泥砂浆[5]。
点焊平直钢筋网为25@25网格,由于试件是缩尺模型,钢筋为<115,按照实际工程构件的尺寸,钢筋的直径可以达到4mm 以上。
在加固构件时,首先在粘结面上涂刷一种由水泥基复合的双组分无机界面剂,再在其上抹复合砂浆。
复合砂浆的组成为:p.o.4215普通硅酸盐水泥,0125mm 筛孔过筛的中砂,以及由聚丙烯纤维、钙矾石型膨胀剂、硅灰及粉煤灰等超细掺合料组成的外加粉剂。
配合比水泥B 砂B 外加剂B 水=1100B 1150B 0116B 0144。
界面剂由A,B 组分构成,A 组分为树脂系列减水剂,为水剂;B 组分为水泥基复合的含18%的硅灰、粉煤灰等超细掺合料组成的无机界面粉剂。
配合比A B B B 水=110B 3313B 910。
销钉植于试件侧面,按其数量、直径、植入深度、间距分组。
试件上为厚20mm 加载钢板,宽度与试件相同,为150mm 。
下为凹形钢底座,其突出部位与加固层相接触(不与混凝土试件接触),以此形成对加固层与原混凝土粘结界面的剪切,如图2所示。
图1 试件截面图2试验装置示意图试验分3组进行,第1组为1~10号,第2组为11~15号,第3组为16~20号。
所用销钉均为HPB235(f y k =235N P mm 2)。
孔径均为销钉直径d +2mm 。
3组试验的实测混凝土立方体强度f c u 分别为33,38,32MPa 。
第1组试验所用销钉直径较大,植入深度较深,考虑到其可能对试件强度产生较大影响,因此采用了试件两相对面错开布置销钉的非均匀对称分布形式;而第2,3组试验中,因为对植筋所需深度已有把握,故采用了销钉在粘结界面上绕界面中心均匀对称布置的形式。
其他参数见表1。
试验分组情况表1组号编号n (根)d (mm)D (mm)b (mm)2F (kN)10---23220---2103683d 802404685d 12023015683d 1201406685d 8020576103d 12028286103d 150********d 120225106105d 150250110---320121264050350213186405049614126401004371518640100460160---204171285d 6029031812105d 1003401912105d 603802012105d 100356注:n 为单侧界面销钉根数,D 为销钉植入深度,d 为销钉直径;b 为销钉间距;F 为单侧极限剪切承载力。
2 试验结果分析211破坏形态试件1~4,6,7,10,11,13~16,18~20的破坏形态为两侧加固界面均裂开;试件5,8的破坏形态为两侧加固界面均裂开,销钉有拔出现象;试件9,12,17的破坏形态为一侧界面均裂开,一侧砂浆局部开裂。
图3 试验装置照片图4 相对承载力对比212结果分析图4所示为各试件与其同组对比试件的承载力之差除以单侧植入销钉根数之值,即(F -F 0)P n ,第1组F 0取两个对比试件的平均值。
可以看到,第2组与第3组试验结果表现得较规律,销钉直径越大,该值越大。
而在第1组试验结果较为离散,并出现有负值(试件5承载力表现过低,未表现在该统计图中)。
综合比较3组试验情况的异同,可得出结论:不仅是销钉的直径和数量,销钉在界面上是否均匀对称分布对于试件的承载力也有较大影响。
图5,6中承载能力明显偏低的点分别对应于试件5,12,17,在试验过程中可以观测到,这3个试件侧面砂浆或原混凝土均出现比较明显的局部开裂。
因为销钉是通过复合砂浆发挥作用的,因此砂浆承载能力的降低可能是影响这3个试件承载力偏低的主要原因。
图中,A 为反映销钉总截面面积的参数,A =nd 2;F 1为混凝土与砂浆单侧界面的粘结力;F 2为单侧销钉抗弯力,F =F 1+F 2。
图5 第1组试验结果图6 第2,3组试验结果在整个试验观测过程中,试件2,5,9,10,12,15,17在破坏前均出现了局部开裂现象,主要集中发生于砂浆底部与支座接触处,以及植有销钉处。
只有试件5在一侧出现了砂浆中部的横向裂缝(未贯通),该裂缝的产生与试验时压力机调试不当,出现偏心受压有关。
总之,局部开裂的现象虽然存在,但都是伴随着粘结破坏而产生的,破坏仍由粘结因素控制。
考虑到实际工程中一般不会出现纯剪切的受力状况,因此保证合适的植筋间距和深度,此种裂缝可以控制。
213破坏机理分析复合砂浆与原混凝土的粘结力由三部分组成:通过特制界面剂,复合砂浆与原混凝土之间的化学粘结力,加固层与混凝土表面的摩擦力及因为界面凹凸不平产生的机械咬合力。
化学粘结力主要存在于加固层与混凝土表面发生相对粘结滑移前,当连接面上发生相对粘结滑移后,水泥晶体被剪断或挤碎,化学胶结力大大降低。
当化学胶结力退出工作后,粘结力就主要依靠摩擦阻力和机械咬合力来维持,摩擦阻力主要取决于加固层与混凝土连接面上的正应力和摩擦系数,机械咬合力主要取决于原混凝土表面的粗糙程度和表面状况,但其极限值受到混凝土及复合砂浆的强度的限制。
销钉通过钢筋网以及复合砂浆拉动其周围的销钉协同变形。
因此,试验中大部分试件在加载时,压力机指针出现停顿并回退,然后继续向前。
随着荷载进一步的增大,裂开的区域扩展并贯通,而在加固层与混凝土的相对滑移过程中,加固层有法向脱离的趋势,这加剧了摩擦阻力和机械咬合力减小的趋势。
越来越多的剪力由销钉承受,由于钢筋网和复合砂浆的存在,销钉的变形较为一致。
当加固层与混凝土界面基本裂开并分离的时候,构件即宣告破坏,见图7。
以销钉发生弯曲屈服为构件粘结破坏的设计极限状况。
根据对试验过程中压力机指针的观察记录,在没有打入销钉的对比试件中,有两个观察到卸载现象,分别发生在破坏荷载的83%及71%处。
其余两个均为加固层突然剥离。
而在植入了销钉的试件中,卸载的现象主要集中发生在破坏荷载的45%~65%之间,并有多次卸载现象出现。
图7 破坏后销钉照片图8 销钉受力的两种模型214界面粘结能力计算方法推导在试验中,试件破坏形式大部分表现为加固层裂开,少数试件伴随有复合砂浆局部压裂现象。
销钉的变形均表现为沿受力方向的弯曲,没有出现拉断的情况,少量销钉被拔出。
根据试验所得数据及机理分析,推导植有销钉的情况下,复合砂浆加固混凝土构件加固面粘结能力计算方法如下:F 1=k 1k 2f c A c (1)F 2=nN(2)F =F 1+F 2=k 1k 2f c A c +nN(3)式中:k 1为混凝土强度影响系数,对试验结果进行回归分析,取k 1=0107;A c 为加固层与混凝土单侧接触面积;N 为单根销钉抗弯承载力;k 2为界面销钉分布影响系数,根据对试验结果回归分析,k 2=1125(加固界面上销钉均匀对称分布)或1100(其余情况),试验中,第1组销钉布置形式为非均匀对称分布,k 2取1;第2,3组为均匀对称分布,k 2取1125。
对于N 的计算,考虑图8的两种受力模式,即集中荷载受力模式及三角形荷载受力模式。
首先按式(4)计算销钉产生塑性变形时的截面弯矩:M =f C W x(4)式中:M 为截面弯矩;C 为截面塑性发展系数,取为112;W x 为净截面模量;f 为钢的抗弯强度设计值。
按集中荷载进行设计时:M =PL(5)式中,L 为销钉外露长度;P 为按集中荷载考虑时的外加合力,即N 。