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预应力高强钢绞线(钢丝绳)网-聚合物砂浆加固技术具有与被加固构件整体协同工作性能好、对结构净空和外观形状影响小、适用面广、施工便捷、施工过程中不影响结构的使用、施工质量易保证、耐高温、耐腐蚀、耐久性好、防火性能好等优点,避免了高强钢绞线网-聚合物砂浆加固技术钢绞线应变滞后、发生剥离破坏、高强度利用率低、不能对原有裂缝产生作用、承载力和刚度等诸计算公式复杂等不足,是一项具有发展前景的新型加固技术。 针对当前预应力钢绞线网-聚合物砂浆加固技术施工复杂、锚固系统有效性差等问题,作者研制和开发了新型预应力钢绞线张拉锚固系统,对混凝土梁、板、柱进行了加固试验研究和理论分析,主要研究内容和成果为: 1、对3块采用新型预应力钢绞线张拉锚固体系加固钢筋混凝土板、1块传统钢绞线加固板和1块对比板进行了抗弯试验,检验了新型预应力钢绞线锚固系统的有效性、适用性和可靠性。研究结果表明,较对比板,预应力加固板开裂、屈服和极限荷载最大提高幅度分别达160%、76%和96%,随钢绞线预应力水平的提高,板的承载力、刚度和钢绞线强度利用率均大幅度提高,裂缝宽度减小。提出了钢绞线预应力损失计算方法,提出了预应力高强钢绞线加固板的承载力、短期截面刚度、最大裂缝宽度的计算公式。 2、对14根预应力钢绞线加固钢筋混凝土梁和2根对比梁进行了抗弯试验。试验表明,加固梁的开裂、屈服和极限荷载显著提高,最大提高幅度分别达75%、48%和57%,加固层砂浆不仅起保护作用,还可以提高加固梁的承载力和截面刚度,预应力水平大于0.4后,承载力、截面刚度的提高幅度趋于稳定。提出了预应力加固梁的承载力、短期截面刚度计算公式。 3、对6根预应力钢绞线U形加固钢筋混凝土梁和1根对比梁进行了抗剪试验。试验结果表明,剪跨比对梁的斜截面破坏形态影响较大,加固梁的承载力、截面刚度随钢绞线预应力水平的提高而提高,当预应力水平超过0.3后,加固梁的承载力随预应力水平增加相对降低。提出了预应力高强钢绞线U形抗剪加固梁的承载力计算公式。 4、研发出了预应力钢绞线主动约束加固混凝土柱体的张拉锚固系统,通过对24根预应力钢绞线加固混凝土圆形短柱和2根对比柱的单调轴向受压试验,验证了新型张拉和锚固系统的可靠性、经济性、和无损加固特点。试验表明,较对比柱,加固柱的峰值应力和峰值应变,最高分别提高了83%和95%;加固效果随预应力水平的提高而提高,随钢绞线间距的减小而大幅提高,钢绞线间距对柱子的峰值应力和应变的影响大于预应力水平的影响。结合预应力钢绞线约束混凝土柱的特点,提出了加固柱峰值应力和峰值应变计算公式,建立了修正的Mander模型和多项式应力-应变全曲线模型。 5、进行了16根预应力钢绞线加固钢筋混凝土柱和2根对比柱的抗震性能试验,研究轴压比、钢绞线预应力水平、钢绞线间距对柱抗震加固效果的影响。试验表明,高轴压比加固柱,其屈服荷载、极限荷载、延性系数的提高幅度大于低轴压柱,而累积耗能提高幅度小于低轴压比柱。总体上,相同轴压比和钢绞线间距加固柱比较,加固效果随预应力水平的提高而提高。钢绞线间距显著大于预应力水平对加固效果的影响。钢绞线间距为30mm加固柱,其屈服荷载、极限荷载的提高幅度随预应力水平的提高变化不明显。加固柱的刚度随轴压比、预应力水平的提高而增加,随钢绞线间距增大而增幅降低。刚度退化随轴压比增大而加剧,随钢绞线间距减小而减缓。建立了预应力钢绞线网聚合物砂浆约束加固钢筋混凝土柱的应力-应变关系;考虑构件轴力二次矩效应、钢绞线间距的影响,建立了预应力钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土柱的骨架曲线理论计算模型。利用Clough退化恢复力模型的滞回规则,建立了预应力钢绞线网聚合物砂浆加固钢筋混凝土柱的恢复力模型。 在对近似足尺钢筋混凝土板、梁的抗弯和抗剪试验研究,对混凝土圆形短柱和钢筋混凝土的轴向受压性能和抗震性能试验基础上,对加固板、梁、柱进行了理论分析,提出了与试验吻合良好的计算公式,可为预应力钢绞线网聚合物砂浆加固钢筋混凝土结构的设计、施工和进一步研究提供参考。