研究生毕业答辩

1、研究生毕业答辩研究生毕业答辩FRPFRP的加固效率研究的加固效率研究论文的主要内容论文的主要内容 第一部分选题的目的及意义选题的目的及意义 第二部分混凝土结构表面粘贴混凝土结构表面粘贴FRPFRP加固效率的影响因素分析加固效率的影响因素分析 第三部分FRPFRP有效应变与加固效率影响因素之间的数值模型有效应变与加固效率影响因素之间的数值模型 第四部分混凝土短柱在正常使用状态下的混凝土短柱在正常使用状态下的FRPFRP应变试验研究应变试验研究 第五部分结论结论一一 选题的目的及意义选题的目的及意义 目前我国钢筋混凝土结构应用广泛，且需要加固维修的费用较目前我国钢筋混凝土结构应用广泛，且需要加固维

2、修的费用较高。高。 近十年来纤维增强复合材料近十年来纤维增强复合材料FRP在混凝土结构加固中的应用比较在混凝土结构加固中的应用比较广泛，一些国家已经有了相关设计规范。广泛，一些国家已经有了相关设计规范。 但是国内外的研究主要集中在但是国内外的研究主要集中在FRP加固受弯构件抗弯、受压等构加固受弯构件抗弯、受压等构件的受力机理及性能，而对件的受力机理及性能，而对FRP在被加固构件中应变的实际大小关在被加固构件中应变的实际大小关注不多，加固的目的不仅是为了让被加固构件的承载力提高，使用注不多，加固的目的不仅是为了让被加固构件的承载力提高，使用寿命更长久，我们还要提高经济效益。寿命更长久，我们还要提

3、高经济效益。 一一 选题的目的及意义选题的目的及意义 以往学者注重的更多是理论研究，对工程应用中影响以往学者注重的更多是理论研究，对工程应用中影响FRP的实的实际应变的因素研究较少，各因素与际应变的因素研究较少，各因素与FRP实际应变之间的数值模型建实际应变之间的数值模型建立的不多立的不多， FRP的应用虽然越来越广，但是很多施工单位加固缺乏的应用虽然越来越广，但是很多施工单位加固缺乏理论依据所以本文要建立一个实际模型便于工程加固能够衡量加固理论依据所以本文要建立一个实际模型便于工程加固能够衡量加固效果与效果与加固效率加固效率。 一一 选题的目的及意义选题的目的及意义质量轻、质量轻、体积小体积

4、小施工简施工简单单 耐耐久久性性好好强度高，性能好强度高，性能好适应性强，适用面广适应性强，适用面广 纤维复合材料纤维复合材料FRP的优势的优势二二 混凝土结构表面粘贴FRP加固效率影响因素分析1. .影响各种影响各种FRP加固形式总体效率的主因素分析加固形式总体效率的主因素分析1）FRP材料种类对各种材料种类对各种FRPFRP加固形式总体效率的影响加固形式总体效率的影响加固类型构件编号FRP种类及用量极限荷载/kN极限荷载提高比例/%延性系数延性系数提高比例/%梁的抗弯加固CB29未加固1621.32SC3293CFRP259.359%2.2368%SG3293GFRP222.637%2.9

5、6124%SC1G1291层CFRP +1层GFRP224.638%4.39232%节点抗震加固J-130未加固31.43.97GRJ-1302层GFRP37.118%6.5364%HRJ-1311层CFRP +1层GFRP38.923%8.36110%1. .影响各种影响各种FRP加固形式总体效率的主因素分析加固形式总体效率的主因素分析2） FRP与构件的粘结强度对各种与构件的粘结强度对各种FRP加固形式总体效率的影响加固形式总体效率的影响 FRP与构件能否有效粘结直接影响与构件能否有效粘结直接影响FRP的加固效率，对的加固效率，对FRP加固混凝土结构其它影响因素的分析都建立在加固混凝土结构

6、其它影响因素的分析都建立在FRP与混凝土构件与混凝土构件具有可靠粘结的基础之上，具有可靠粘结的基础之上， FRP片材与混凝土之间的粘结是否片材与混凝土之间的粘结是否有效，主要与有效，主要与FRP的粘结方式有关，一般封闭的缠绕式加固不易的粘结方式有关，一般封闭的缠绕式加固不易出现粘结破坏，粘结失效主要发生在出现粘结破坏，粘结失效主要发生在FRP加固混凝土梁中。加固混凝土梁中。1. .影响各种影响各种FRP加固形式总体效率的主因素分析加固形式总体效率的主因素分析3） FRP的预应力度大小对各种的预应力度大小对各种FRP加固形式总体效率的影响加固形式总体效率的影响 预应力预应力FRP加固技术具有以下

7、的优势：能够减少应力滞后现加固技术具有以下的优势：能够减少应力滞后现象，发挥象，发挥FRP材料的高强性能；对结构的整体刚度和抗弯承载力材料的高强性能；对结构的整体刚度和抗弯承载力都有明显的提高作用都有明显的提高作用 。2.影响混凝土梁板影响混凝土梁板FRP加固效率的主要因素分析加固效率的主要因素分析1）受弯加固时配筋（箍）率对受弯加固时配筋（箍）率对FRP加固梁的影响加固梁的影响 许多研究证明：受弯加固时梁板的正截面配筋率越低，抗剪加固时梁许多研究证明：受弯加固时梁板的正截面配筋率越低，抗剪加固时梁的配箍率越低，则的配箍率越低，则FRPFRP加固构件的极限承载能力提高比例越高，也即加固构件的极

8、限承载能力提高比例越高，也即FRPFRP加加固效率越高。固效率越高。 2.影响混凝土梁板影响混凝土梁板FRP加固效率的主要因素分析加固效率的主要因素分析2）受弯加固时受弯加固时FRP粘贴层数对粘贴层数对FRP加固梁的影响加固梁的影响 FRP FRP加固钢筋混凝土梁使梁的刚度、极限承载力，延性都有所提高加固钢筋混凝土梁使梁的刚度、极限承载力，延性都有所提高，且提高幅度随着粘贴层数的增加而增加，但随层数增加承载力提高幅，且提高幅度随着粘贴层数的增加而增加，但随层数增加承载力提高幅度逐渐减缓，度逐渐减缓，2 2层以上的层以上的FRPFRP加固效率明显降低加固效率明显降低 2.影响混凝土梁板影响混凝土

9、梁板FRP加固效率的主要因素分析加固效率的主要因素分析3）受剪加固时受剪加固时FRP的粘贴方式对的粘贴方式对FRP加固梁的影响加固梁的影响2.影响混凝土梁板影响混凝土梁板FRP加固效率的主要因素分析加固效率的主要因素分析4）受剪加固时梁的剪跨比对受剪加固时梁的剪跨比对FRP加固梁的影响加固梁的影响 随着剪跨比的适当增大加固效率会相应提高，因为构件的随着剪跨比的适当增大加固效率会相应提高，因为构件的剪力主要通过桁架传输机理，而较大的剪跨比可以使纤维布有剪力主要通过桁架传输机理，而较大的剪跨比可以使纤维布有较大的拉应变。较大的拉应变。 3.影响混凝土柱影响混凝土柱FRP加固效率的主要因素分析加固效

10、率的主要因素分析1）柱的截面形状对柱的截面形状对FRP加固柱效率的影响加固柱效率的影响 对圆形、矩形、矩形倒圆角和矩形改椭圆形截面的混凝对圆形、矩形、矩形倒圆角和矩形改椭圆形截面的混凝土短柱经土短柱经FRP包裹后进行轴压试验，证实圆形与椭圆形截面包裹后进行轴压试验，证实圆形与椭圆形截面柱能较好的发挥柱能较好的发挥FRPFRP的抗拉能力，获得良好的加固效果，原因的抗拉能力，获得良好的加固效果，原因在于在于FRP受力比较均匀受力比较均匀 3.影响混凝土柱影响混凝土柱FRP加固效率的主要因素分析加固效率的主要因素分析2） FRP的包裹方式对的包裹方式对FRP加固柱效率的影响加固柱效率的影响12301

11、0203040506070极限承载力 单位：KN未加固柱 条带间隔加固 全包加固柱 3.影响混凝土柱影响混凝土柱FRP加固效率的主要因素分析加固效率的主要因素分析3）柱的轴压比对柱的轴压比对FRP加固柱效率的影响加固柱效率的影响 试件编号轴压比极限荷载/kN延性系数K70.17946.1711.32W20.35768.43.43K10.53673.884.88三三 FRP有效应变与加固效率影响因素之间的数值模型1. FRP有效应变与加固效率有效应变与加固效率 纤维织物原材料的极限应变一般比较大，将纤维布浸渍纤维织物原材料的极限应变一般比较大，将纤维布浸渍于粘结剂中粘贴在混凝土构件表面上就复合成

12、了于粘结剂中粘贴在混凝土构件表面上就复合成了FRP，FRP与混凝土构件共同工作，在构件的极限状态下，与混凝土构件共同工作，在构件的极限状态下，FRP所能发所能发挥出的有效应变在一定程度上决定着挥出的有效应变在一定程度上决定着FRP的加固效率，此取的加固效率，此取值的大小直接决定着工程加固设计中纤维材料的用量。值的大小直接决定着工程加固设计中纤维材料的用量。2. 混凝土受弯构件混凝土受弯构件FRP有效应变与加固效率有效应变与加固效率影响因素之间的关系影响因素之间的关系2.1 抗弯加固的抗弯加固的FRP有效应变试验数据分析有效应变试验数据分析2.2 抗弯加固效率的影响因素与抗弯加固效率的影响因素与

13、FRP有效应变之间的关系有效应变之间的关系混凝土强度与FRP有效应变69512.9ln()2457810cufef2.2 抗弯加固效率的影响因素与抗弯加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系有效应变之间的关系层数与有效应变层数与有效应变1.0926618482n=10fe2.2 抗弯加固效率的影响因素与抗弯加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系有效应变之间的关系有效应变与预拉应力有效应变与预拉应力63 . 4 7 1 P + 1 1 4 9 11 0f e2.3 抗剪加固的抗剪加固的FRP有效应变试验数据分析有效应变试验数据分析2.4 抗剪加固效率的影响因素与抗剪加固效率的影响因素与

14、FRP有效应变之间的关系有效应变之间的关系有效应变与配箍率有效应变与配箍率 0.3975=0.002fe2.4 抗剪加固效率的影响因素与抗剪加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系有效应变之间的关系有效应变与剪跨比有效应变与剪跨比 0.98590.0033fe2.4 抗剪加固效率的影响因素与抗剪加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系有效应变之间的关系有效应变与有效应变与 FRP侧面粘贴角度侧面粘贴角度 06 3220.00020.00560.0632feE3. 混凝土受压构件混凝土受压构件FRP有效应变与加固效率影有效应变与加固效率影响因素之间的关系响因素之间的关系3.1 轴压构件的

15、轴压构件的FRP有效应变试验数据分析有效应变试验数据分析 3.2 轴压加固效率的影响因素与轴压加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系有效应变之间的关系 有效应变与倒角半径有效应变与倒角半径 0.22210.0053fer 3.2 轴压加固效率的影响因素与轴压加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系有效应变之间的关系 有效应变与层数之间的关系有效应变与层数之间的关系 =-0.0027ln(n)+0.019fe3.3 抗震加固柱的抗震加固柱的FRP有效应变试验数据分析有效应变试验数据分析 3.4 抗震加固效率的影响因素与抗震加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系有效应变之间的关系

16、有效应变与轴压比有效应变与轴压比 20.65690.54480.0591fenn3.4 抗震加固效率的影响因素与抗震加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系有效应变之间的关系 有效应变与约束方式有效应变与约束方式 4. FRP有效应变与加固效率的多个影响因素之间有效应变与加固效率的多个影响因素之间的数值模型的数值模型 4.1 抗弯加固中抗弯加固中FRP的有效应变关系式的有效应变关系式 69512.9L n 18482n 1 .0926 3 .471P 13087 1 0fecuf4. FRP有效应变与加固效率的多个影响因素之间有效应变与加固效率的多个影响因素之间的数值模型的数值模型 4.2

17、 抗剪加固中抗剪加固中FRP的有效应变关系式的有效应变关系式 0.33430.985932 0.002 0.00332E 06 0.0002 0.0056fe4. FRP有效应变与加固效率的多个影响因素之间有效应变与加固效率的多个影响因素之间的数值模型的数值模型 4.3 轴压加固中轴压加固中FRP的有效应变关系式的有效应变关系式 0.2221 0.0053r0.0027Ln n0.019fe4. FRP有效应变与加固效率的多个影响因素之间有效应变与加固效率的多个影响因素之间的数值模型的数值模型 4.4 抗震加固中抗震加固中FRP的有效应变关系式的有效应变关系式 2 0.6569n0.5448n

18、0.0591fe 5. 工程加固建议工程加固建议 在实际工程加固中，构件的受力状态不同，在实际工程加固中，构件的受力状态不同，FRP所能达到的所能达到的极限拉应变值各有不同，从本章的试验数据统计分析来看，对于极限拉应变值各有不同，从本章的试验数据统计分析来看，对于混凝土梁的抗弯加固建议混凝土梁的抗弯加固建议FRP的拉应变设计值取为的拉应变设计值取为0.0080.009比比较合适；对于混凝土梁的抗剪加固建议较合适；对于混凝土梁的抗剪加固建议FRP的拉应变设计值取为的拉应变设计值取为0.0050.006比较合适；对于混凝土柱非抗震（轴压状态）加固建比较合适；对于混凝土柱非抗震（轴压状态）加固建议议

19、FRP的拉应变设计值取为的拉应变设计值取为0.0080.009比较合适；对于混凝土柱比较合适；对于混凝土柱的抗震加固建议的抗震加固建议FRP的拉应变设计值取为的拉应变设计值取为0.0090.01比较合适。比较合适。 四四 混凝土短柱在正常使用状态下的FRP应变试验研究 1 试验方案 1.1 试验目的试验目的 目的：通过混凝土短柱的疲劳荷载试验，测量目的：通过混凝土短柱的疲劳荷载试验，测量FRP加固短柱加固短柱在正常使用状态下在正常使用状态下FRP应变的大小应变的大小 。一一 正常使用状态下正常使用状态下FRP的应变在不同荷载工况下的应变变化趋势的应变在不同荷载工况下的应变变化趋势 二二 加固轴

20、压短柱在正常使用状态与承载能力极限状态下，加固轴压短柱在正常使用状态与承载能力极限状态下，FRP应应变大小的对应关系；变大小的对应关系； 1.2 试验试件及加固方案试验试件及加固方案 试验批次试件编号加固方式混凝土立方体抗压强度/MPa尺寸/mm第一批Z1条带间隔加固：柱两端各横向包裹宽100mm的CFRP中间条带宽50mm，间隔50mm33.9150150550Z236.7Z334.8第二批Z436.8Z537.1Z635.8Z736.2Z835.9Z937.31.2 试验试件及加固方案试验试件及加固方案 布布布素混凝土短柱 加固试件 1.3 加载制度及加载设备加载制度及加载设备加载频率设定

21、为加载频率设定为0.2HZ的正弦波，荷载工况有两种的正弦波，荷载工况有两种 ：第第一一种：荷载种：荷载工况工况Nmax=295kN，Nmin=178kN 第第二二种：荷载种：荷载工况工况Nmax=443kN，Nmin=267kN 1.3 加载制度及加载设备加载制度及加载设备MTS810型电液伺服器 加载端 动静态应变仪 1.4 试验过程及现象试验过程及现象加载示意图 1.4 试验过程及现象试验过程及现象 FRP的时间-应变曲线 1.5 试验结果分析试验结果分析将9个试件不同位置不同工况的应变取平均列表 荷载最值试件1试件2试件3工况布应变/10- 6布应变/10- 6布应变/10- 6布应变/

22、10- 6布应变/10- 6布应变/10- 6布应变/10- 6布应变/10- 6布应变/10- 6295kN1工况98.666.966.9147.9109.2132.5126.7102.199.3178kN49.335.235.295.177.594.281.066.968.2443kN2工况120.4116.9116.9232.4172.5202.3190.1147.9144.5267kN60.660.660.6162.0126.8146.9126.898.689.31.5 试验结果分析试验结果分析典型构件典型构件Z7在疲劳循环荷载作用下的荷载在疲劳循环荷载作用下的荷载- -FRP应变曲线

23、应变曲线 试件7的1工况布荷载-应变曲线 1.5 试验结果分析试验结果分析典型构件典型构件Z7在疲劳循环荷载作用下的荷载在疲劳循环荷载作用下的荷载- -FRP应变曲线应变曲线 试件7的2工况布荷载-应变曲线 1.5 试验结果分析试验结果分析 为了得出正常使用状态下影响为了得出正常使用状态下影响FRP加固效率的因素，将加固效率的因素，将9个试件个试件FRP不同位置不同工况的应变数据取平均值并绘出直方图不同位置不同工况的应变数据取平均值并绘出直方图 试件3在两种工况作用下的应变大小 1.5 试验结果分析试验结果分析 将9个试件在工况一、工况二作用下的应变处理分析，并将工况二较工况一提高的百分比列于下表 1.5 试验结果分析试验结果分析将9个试件不同位置相同工况下的应变数据取平均并画出直方图，进行分析 试件1