B-FRCM加固钢筋混凝土梁抗弯性能有限元分析

作     者：王姝燏 

作者单位：吉林建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姜浩

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：玄武岩纤维 B-FRCM加固系统 数值模拟分析 抗弯性能 钢筋混凝土梁 

摘      要：随着时代变迁,我国建筑行业逐步由大规模的新建阶段向新建与改造维护并重的阶段过渡,建筑物加固补强已然成为一个焦点。外贴纤维材料的加固方法凭借其诸多优点在加固领域独占鳌头,近年来,纤维织物网格加固系统（Fabric-reinforced Cementitious Matrix system）的问世更是受到业界人士的广泛青睐。FRCM系统具备的高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、施工简捷、与混凝土兼容性等诸多优点规避了传统FRP材料的缺陷,成为加固领域具有深远研究价值的一种新型手段。本课题选取玄武岩纤维（Basalt）制成织物网格,形成B-FRCM加固系统对钢筋混凝土梁进行抗弯加固。课题来源于吉林省科技攻关重点项目“玄武岩纤维在季冻区结构加固工程中的应用技术开发（20180201079SF）和吉林省发改委产业创新专项资金项目（2017C050-3）,本文研究内容是两个项目的重要研究内容。本文采用数值模拟分析的方法对B-FRCM系统加固钢筋混凝土梁的抗弯性能进行理论研究分析,创建8根钢筋混凝土梁的数值仿真模型,考虑加固层数（1层、2层、3层）和配筋率（0.72%和1.27%）两项影响参数,从梁的抗弯承载力、抗弯刚度和延性三个方面进行探究。分析结果表明,钢筋混凝土梁利用B-FRCM系统进行抗弯加固后的屈服荷载和极限荷载均有不同程度的增加,跨中挠度大幅减小。随着加固量增加,加固梁的极限承载力和抗弯刚度随之提升,延性随之降低,但这些变化均不呈线性关系,即存在一个较为合理的加固量,在达到最优加固效果前提下,尽可能的降低成本节约材料。加固梁的配筋率与抗弯性能的提高成反比关系,低配筋率的梁提高了纤维利用率,表现出更为优良的加固效果。本文还在归纳总结国外学者提出的FRCM系统加固梁的承载力计算公式基础上,针对玄武岩纤维的力学特性及本文设定的模型参数,对B-FRCM加固后钢筋混凝土梁的极限承载力进行计算,经对比,计算值与数值模拟值吻合较好,可为抗弯加固设计提供有效支撑。