【摘要】：目前大保護(hù)層水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件面臨著因裂縫寬度較大而引起耐久性降低的問(wèn)題是工程界亟待解決的問(wèn)題之一。混凝土保護(hù)層的作用之一是保護(hù)鋼筋防止被有害介質(zhì)侵蝕,故規(guī)范亦規(guī)定了在環(huán)境惡劣處增大最小混凝土保護(hù)層厚度以保證混凝土的耐久性。但是,混凝土保護(hù)層厚度又是影響裂縫性能的因素之一,裂縫寬度和裂縫間距均隨混凝土保護(hù)層厚度的增大而增大,且裂縫寬度過(guò)大會(huì)加速鋼筋的銹蝕,從而使結(jié)構(gòu)耐久性降低,甚至降低結(jié)構(gòu)承載力。因此,針對(duì)惡劣環(huán)境中的大保護(hù)層鋼筋混凝土構(gòu)件存在裂縫寬度較大的問(wèn)題,本文提出一種有效的限裂方法,即在混凝土大保護(hù)層中配置輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕的碳纖維格柵來(lái)限制裂縫擴(kuò)展,降低裂縫寬度,改善其裂縫性能,并給出配置碳纖維格柵的大保護(hù)層鋼筋混凝土梁的裂縫寬度計(jì)算方法,為以后工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。首先,本文試驗(yàn)研究了配置碳纖維格柵的大保護(hù)層鋼筋混凝土梁的裂縫性能。設(shè)計(jì)制作了12根大保護(hù)層鋼筋混凝土梁,其中3根為未配置碳纖維格柵的鋼筋混凝土對(duì)比梁、9根為配置了碳纖維格柵的試驗(yàn)梁,通過(guò)四點(diǎn)彎曲試驗(yàn),研究不同保護(hù)層厚度(c=50mm、60mm、65mm、70mm)、不同碳纖維格柵層數(shù)(n_f=1層、2層、3層)、不同碳纖維格柵網(wǎng)格大小(d_f×d_f=10mm×10mm、5mm×5mm)對(duì)大保護(hù)層鋼筋混凝土梁裂縫性能和抗彎性能的影響,記錄了試驗(yàn)梁的開裂荷載P_(cr)、裂縫數(shù)量穩(wěn)定時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載P_0、屈服荷載P_y和極限荷載P_u,每級(jí)荷載作用下的裂縫寬度、裂縫間距、裂縫擴(kuò)展情況,以及荷載-撓度曲線等。研究結(jié)果表明,配置碳纖維格柵的大保護(hù)層鋼筋混凝土梁的受彎全過(guò)程根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象可分為4個(gè)階段,分別是未裂、開裂、屈服和破壞階段;碳纖維格柵起到了良好的限裂效果,配置碳纖維格柵的試驗(yàn)梁的最大裂縫寬度、平均裂縫寬度和裂縫間距都明顯減小,裂縫數(shù)量增多,開裂荷載和裂縫數(shù)量穩(wěn)定時(shí)所對(duì)應(yīng)的荷載提高,且隨配置碳纖維格柵層數(shù)的增加或碳纖維格柵網(wǎng)格尺寸的減小,限裂效果更加顯著;配置碳纖維格柵提高了梁的屈服荷載和剛度,且隨配置碳纖維格柵層數(shù)增多、碳纖維格柵網(wǎng)格尺寸減小,屈服荷載和剛度提高;當(dāng)纖維格柵層數(shù)較少時(shí),梁的極限承載力反而略有降低,但是當(dāng)纖維格柵層數(shù)提高時(shí),梁的極限承載力會(huì)提高。其次,基于現(xiàn)行《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》DL/T 5057-2009中的裂縫寬度計(jì)算理論和計(jì)算模型,分析了碳纖維格柵限制下大保護(hù)層鋼筋混凝土梁裂縫擴(kuò)展的機(jī)理,并推導(dǎo)出配置碳纖維格柵的大保護(hù)層鋼筋混凝土梁的平均裂縫間距和最大裂縫寬度的計(jì)算公式,且理論值與試驗(yàn)值吻合較好。最后,使用ANSYS有限元軟件對(duì)配置碳纖維格柵的大保護(hù)層鋼筋混凝土梁進(jìn)行數(shù)值模擬分析。通過(guò)建立不考慮鋼筋與混凝土、碳纖維格柵與混凝土之間粘結(jié)滑移的有限元模型,分析比較了荷載-撓度曲線、荷載-鋼筋應(yīng)變曲線、荷載-混凝土應(yīng)變曲線的模擬值與試驗(yàn)值,模擬結(jié)果表明,數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較吻合,數(shù)值模擬能較真實(shí)地反映試驗(yàn)過(guò)程。然后分析了配置碳纖維格柵的大保護(hù)層鋼筋混凝土梁的荷載-纖維應(yīng)變曲線。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV332

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐業(yè)輝;李彬;荀勇;;織物增強(qiáng)混凝土薄板加固鋼筋混凝土梁的二次受彎性能試驗(yàn)研究[J];工業(yè)建筑;2015年01期

2 尹世平;徐世p，

本文編號(hào)：2656076