混锚钢板加固钢梁受力性能研究

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摘要:近年来,钢板和高强纤维片材已经越来越广泛地被应用在结构的加固工程中。在传统的粘结加固中,通常是将钢板或者纤维片材直接粘贴于结构受弯区下表面,然而这种直接粘结加固方式,在钢板或者片材端部极易因刚度突变引起端部应力集中而发生剥离破坏。为防止这种端部剥离破坏,提高钢板或纤维片材强度的使用效率,降低纯粘钢板加固梁时对粘胶施工工艺的依赖性,在钢板或纤维片材端部施加机械锚固装置,这种加固方式在本文中称为混锚加固。在混锚加固中,由于混锚钢板能够提供很大的轴向拉力,使端部的界面正应力和剪应力大大降低,缓解端部的应力集中,对防治端部剥离起到的很大的作用。主要研究工作有:1、在线弹性和平截面基本假定的基础上,采用三阶段法分析混锚钢板加固钢梁的界面应力,推导混锚钢板加固钢梁的界面正应力和剪应力公式。2、利用ABAQUS对混锚钢板加固钢梁进行有限元分析,得到有限元解,并与理论公式解进行对比,结果表明,两者能够较好吻合,验证了理论公式的准确性和有限元模型的正确性。通过研究对比混锚钢板加固钢梁和纯粘钢板加固钢梁界面应力,发现端锚系统能够有效降低端部的界面应力。3、推导端锚系统刚度的理论求解公式,得到钢板轴力与端锚系统刚度的关系式,建立大量有限元模型分析端锚系统刚度的相关参数。本文的研究意义在于首次提出了端锚系统刚度的概念,并推导端锚刚度的相关求解理论公式,将端锚系统的刚度与界面应力理论公式联系起来,形成完整的闭合解,能够有效预测混锚钢板加固钢梁的界面应力。对实际工程中的加固设计和相关联的加固研究工作具有一定的参考价值。
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