基本信息
- 项目名称：
- 锚栓锚固钢板增强混凝土抗弯能力加固效果的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 目前，国内外的研究主要集中在加固方法的破坏模式和截面连接改善的实验和数值模拟方面。但是，钢板与混凝土界面连接的处理是这个领域的一个重要难题，对施工技术要求较高，而且钢板与胶体界面存在潜在的锈蚀。 本研究作为一种新的加固方法，在发挥钢板加固优点的同时，力图避免胶粘界面的结合难题，采用的锚栓锚固钢板增强混凝土抗弯能力具有重要的实际应用价值，而且施工简单。
- 详细介绍：
- 我国自建国以来，修建了许多混凝土及钢筋混凝土建筑物。按照预期设计基准期为50年计算，这些建筑已分别进入中年期或老年期，多数已有不同程度的损坏或老化，急需修复。因此混凝土结构的修补加固是近年来国内外发展起来的一门新兴学科，有关其实验研究、理论分析及规范编制等工作目前尚处于起步阶段，对于传统的加大截面法、外包钢法、预应力法及改变结构传力等补强加固方法，虽然多数经工程实践证明是可行的，但就简化施工，满足生产要求而言，有都存在不足。如，施工工期长，占据使用空间，构件尺寸增大，加固总费用高等。所以，近年来有关混凝土结构不强加固的新技术，如外包或者内衬玻璃法以及粘钢加固法等已逐渐在工程中广泛使用。 目前，国内外的研究主要集中在该加固方法的破坏模式和截面连接改善的实验和数值模拟方面。但是，钢板与混凝土界面连接的处理是这个领域的一个重要难题，对施工技术要求较高，而且钢板与胶体界面存在潜在的锈蚀。同时，由于钢板重量较大，实际使用中对板的长度有所限制。 本次研究的主要目的在于研究开发出一种新型的混凝土加固方法，以解决目前常用方法所存在的各种缺陷，并达到很好的工作效果，方便运用到实际工程中。也就是说要通过锚栓铆接钢板加固混凝土梁抗弯能力的实验测量和数值模拟，得出这种加固方式下，钢板与混凝土两者协同工作的具体模式，并且得出钢板与混凝土之间变形协调问题的解决办法，尽可能解决加固问题中的重点和难点。 由于钢板有较好的加固性能，外贴钢板加固混凝土结构抗弯承载能力是一种适用面较广的加固方法，不仅民用建筑，而且公路桥梁也普遍采用。但这种加固方法中新旧结构的结合界面问题一直是一个重要的难题。界面剥离破坏往往是一种脆性破坏。 本研究作为一种新的加固方法，在发挥钢板加固优点的同时，力图避免胶粘界面的结合难题，采用的锚栓锚固钢板增强混凝土抗弯能力具有重要的实际应用价值，而且施工简单。对这种加固方法的破坏模式和加固效果进行系统研究有利于该方法的实际应用和规范标准化。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本次研究的主要目的在于研究开发出一种新型的混凝土加固方法，以解决目前常用方法所存在的各种缺陷，并达到很好的工作效果，方便运用到实际工程中。 也就是说要通过锚栓铆接钢板加固混凝土梁抗弯能力的实验测量和数值模拟，得出这种加固方式下，钢板与混凝土两者协同工作的具体模式，并且得出钢板与混凝土之间变形协调问题的解决办法，尽可能解决加固问题中的重点和难点。
科学性、先进性及独特之处
- 该加固方法不同于传统的结构胶粘贴钢板加固方法，在锚栓连接加固中，避免了混凝土与钢板结合界面问题。该方法传力途径明确，施工简便快捷。
应用价值和现实意义
- 本研究作为一种新的加固方法，在发挥钢板加固优点的同时，力图避免胶粘界面的结合难题，采用的锚栓锚固钢板增强混凝土抗弯能力具有重要的实际应用价值，而且施工简单。对这种加固方法的破坏模式和加固效果进行系统研究有利于该方法的实际应用和规范标准化。
学术论文摘要
- 本试验进行了9根钢筋混凝土梁试验，钢板厚度有2mm、4mm、6mm 三种，锚栓个数从2个增加到4个、6个和8个。从试验结果看，4mm钢板加固后承载力提高较多，但也同时更容易发生锚栓剪切破坏。防止锚栓被剪坏，可以通过增加锚栓个数以减少但个锚栓承受荷载的方法改善，这样同时也可以提高钢板使用效率，使钢板与混凝土能更好的共同工作。综合本试验的研究可知，比之钢筋混凝土构件，锚栓锚固钢板加固钢筋混凝土复合构件具有承载力高、延性好等特点。工程实际与设计计算中应充分利用构件这一优良力学性能，控制其处于弯曲使用状态。
获奖情况
- 1、2010年发表论文一篇：S-W Hao, Y-Y Li, J Sun, Q Liu, B Wang, H-Z Yang. A coupling solution for interfacial stresses in a plated beam. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design . 2010, 45(7):513-521.(SCI：671LM)； 2、2010年12月荣获优秀而结题项目证书。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1. Swamy RN, Jones R., Bloxham JW. Structural behavior of reinforced concrete beams strengthened by epoxy-bonded steel plates. Structural Eng. 1987,65(2):59-68 2. Oehlers DJ, Mohamed AMS, Luo W. Upgrading continuous reinforced concrete beams by gluing steel plates to their tension faces. J. Struct Eng ASCE 1998, 124(3):224-232 3. Adhikary Bimal Babu, Mutsuyoshi H. Numerical simulation of steel-plate strengthened concrete beam by a non-linear finite element method model. Construction and Building Materials. 2002, 16:291-301. 4. Eberline, D. K., F. W. Klaiber and K. Dunker, "Bridge Strengthening with Epoxy-bonded Steel Plate," Transportation Research Record 1180, National Research Council, Washington D. C., pp. 7-11 (1988). 5. Hamoush, S. A. and S. H. Ahmad, "Debonding of Steel-Plate-Strengthened Concrete Beams," ASCE, J. Structural Eng., Vol. 116, No. 2, pp. 356-371 (1990). 6. 杜青, 蔡美峰, 李晓会, 粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的分离式有限元模型, , 工程力学, 2007, 24(3):154-158.
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