PVA-ECC钢筋网外包RC梁抗剪试验研究

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随着我国现代建筑施工技术水平的不断提高,混凝土结构加固技术得到了较快的发展,积累了较丰富的实践经验。人们在关心建筑结构经过加固改造后达到安全可靠的前提下,也越来越重视建筑结构后期的使用性、耐久性和经济性。PVA-ECC钢筋网加固混凝土结构的优越性通过本次试验研究得到了充分的体现,希望这种加固方法能更多的应用到实际工程中去。PVA-ECC是一种水泥基复合材料,掺入的PVA是一种高强高弹的纤维,PVA-ECC开裂时的裂缝表现出明显的“细而多”现象,破坏时的变形也较大,此外,PVA-ECC还具有良好的耐久性及抵抗温湿交替作用的能力。目前这种加固方法存在的主要问题就在于它的施工成本较高,PVA纤维本身的价格较贵,随着社会经济的发展,相信这种加固方法会得到更广泛的应用。PVA-ECC钢筋网外包钢筋混凝土结构法的实质是:首先,在原结构表面进行凿毛处理和植入一定数量的剪切销钉等界面处理,以增强PVA-ECC钢筋网加固层与原构件的界面粘结强度,使之能与原构件共同受力、协调变形;然后,在处理好的结构界面上按设计的钢筋类别、直径和间距要求绑扎钢筋网骨架;最后,直接涂抹或者通过支设简单的模板浇筑一薄层PVA-ECC,经规定的时间养护后达到其设计强度值即可。该加固法中,PVA-ECC不仅具有较高的抗压和抗拉强度以抵抗荷载作用,还能作为原结构的保护层;而钢筋网骨架本身作为主要受力构件的同时,还能对原结构形成有效的套箍作用,能有效抑制原结构斜裂缝的开展。该加固法操作简单、可靠,且适用于绝大多数的结构构件加固。本次试验共设计和制作了带悬臂的钢筋混凝土梁4根,其中原对比梁2根和采用PVA-ECC钢筋网抗剪加固梁2根,加固梁采用四面围绕加固。根据剪跨比不同将试件分为两组,通过试验测得两组试件在支座及两个集中力作用点处的挠度,原梁箍筋应变、加固箍筋应变、原梁混凝土应变和加固梁复合砂浆层应变,结合斜裂缝开展、破坏形态对试验结果进行分析研究,得到了加固梁抗剪承载能力随剪跨比不同而变化的规律以及影响其抗剪承载能力的其他因素,结果表明:加固梁的截面刚度和抗剪承载力较对比梁均有一定的提高,且剪跨比越大,提高的幅度也越大;试验梁加固箍筋的配置情况和加固复合砂浆层的强度等级是影响其抗剪承载能力的主要因素。为了方便工程施工和设计人员直接应用,根据桁架-拱模型原理,给出加固梁理论的抗剪承载能力计算公式,对比发现,公式计算值与试验特征荷载值吻合良好。最后,通过非线性有限元分析软件ANSYS对4根试验梁进行模拟计算,模拟计算结果与试验结果及现象吻合良好,进一步验证该加固方法的有效性。
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