碳纖維布加固鋼筋混凝土梁受力性能的研究.pdf

1、隨著國民經濟的發(fā)展，交通運輸任務量大幅度增長，行車密度及車輛載重越來越大，對橋梁的承載能力要求越來越高。而現(xiàn)有在役橋梁中，部分橋梁(特別是八十年代以前修建的橋梁)由于當初設計標準低，或結構陳舊老化，致使承載能力降低，已不能滿足交通發(fā)展的需要，嚴重危及橋梁正常運行。此外，80年代后修建的橋梁由于設計或施工質量原因，亦有一部分橋梁出現(xiàn)不同程度的病害和損傷。因此，我國需加固改造的舊有橋梁的數(shù)量很大，任務繁重。在這種工程背景下，研究人員和工程師

2、亟需研究開發(fā)一種快速、簡捷、安全、可靠、經濟、適用的舊有結構物加固改造方法。碳纖維材料作為一種新型復合材料，以其抗拉強度高、質量輕、耐腐性好、施工方便等優(yōu)點，受到廣大工程界人士的青睞。本文從2002年開始，對CFRP布加固鋼筋混凝土梁的受力性能進行了較系統(tǒng)的試驗研究和理論分析，共進行了16片抗彎梁、5片錨固梁、3片疲勞試驗梁及3個溫度試件的試驗研究，研究內容包括CFRP布加固鋼筋混凝土梁抗彎性能分析、剛度分析、附加錨固分析、溫度應力分析

3、及低溫疲勞性能分析等。 本文通過碳纖維布加固鋼筋混凝土梁與未加固梁的抗彎試驗，分析了碳纖維布對加固梁的抗彎承載力、剛度、裂縫分布及鋼筋應變等的影響；驗證了CFRP布加固鋼筋混凝土梁平面變形假設仍然成立；探討了混凝土標號、碳纖維層數(shù)、配筋率等參數(shù)對加固效果的影響；根據(jù)非線性有限元原理采用分層法編制了碳纖維布加固鋼筋混凝土梁極限承載力計算機仿真程序，并應用此程序對試驗梁進行了仿真分析，在此基礎上重點研究了碳纖維極限拉應變折減系數(shù)；對

4、碳纖維布加固鋼筋混凝土梁的極限破壞狀態(tài)進行了分析，敘述了各種破壞狀態(tài)下極限承載力的實用計算方法；采用《橋規(guī)》規(guī)定的材料強度取值，應用簡化公式對試驗梁及其他作者的試驗梁進行計算，探討了簡化公式的安全儲備。 本文在試驗梁結果基礎上，分析了碳纖維布加固鋼筋混凝土梁截面剛度變化規(guī)律；參照結構設計原理中的鋼筋混凝土梁剛度計算方法，考慮碳纖維布的約束作用，推導了使用階段在短期荷載效應組合作用下加固梁剛度Bs的計算公式，并與試驗值及其它計算方

5、法進行了對比分析；利用分層法，編制了計算鋼筋屈服至梁破壞階段撓度計算的計算機仿真程序，并將程序計算結果與試驗結果進行了對比分析。 本文分析了碳纖維布加固鋼筋混凝土梁產生剝離的原因，并通過5片錨固梁的試驗，分析了梁的破壞形態(tài)，探討了U型箍條寬、間距等因素對碳纖維布加固梁抗剝離效果的影響。 本文通過3個溫度試件的試驗，分析了碳纖維布加固混凝土梁溫度應力的變化規(guī)律；根據(jù)變形協(xié)調原理，推導了碳纖維布加固混凝土構件溫度應力的解析解