預應力CFRP-鋼-砼組合截面梁模型試驗研究.pdf

1、預應力CFRP板加固修補混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)在日益廣泛的加固工程應用中逐漸成熟，雖然預應力CFRP板加固對舊橋承載能力提高較大，但CFRP板對主梁的剛度增加有限，導致加固后橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下結(jié)構(gòu)變形仍然較大，特別是對跨徑20m以上的橋梁，預應力CFRP板加固對構(gòu)件剛度貢獻更小。為解決預應力CFRP板加固橋梁對剛度提高不足的缺點，采用預應力CFRP板與粘貼鋼板組合加固方法，利用鋼板的剛度來降低橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下結(jié)構(gòu)變形。本文重點對預應力CF

2、RP板加固混凝土梁、預應力CFRP板與粘貼鋼板組合加固混凝土梁兩種方法下加固結(jié)構(gòu)的開裂荷載、屈服荷載、極限荷載、跨中撓度、破壞模式、延性等展開試驗數(shù)據(jù)與理論對比分析，論證該組合加固方法的可行性和合理性。具體研究工作及成果如下:
　　1、查閱國內(nèi)外有關(guān)于CFRP板與鋼板組合加固技術(shù)的研究成果和研究現(xiàn)狀，論證預應力CFRP板與鋼板組合加固技術(shù)可行性合理性的必要性。分別介紹預應力CFRP板加固技術(shù)、粘貼鋼板加固技術(shù)、組合加固技術(shù)的基本原

3、理、加固特點、使用條件、構(gòu)造要求和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　2、設(shè)計三組試驗梁，分別為未加固的基準梁、有粘接預應力CFRP板加固和有粘結(jié)預應力CFRP板與鋼板組合加固，通過試驗數(shù)據(jù)與理論對比，分析其承載能力、跨中撓度、協(xié)同受力和是否滿足平截面假定，同時驗證楔形夾片式錨具錨固的可靠性。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)當被加固混凝土梁承受較高外荷載，變形較大時，CFRP板與梁體局部剝離后仍正常承受荷載，且CFRP板既沒有機械損傷，也沒

4、有與錨具產(chǎn)生相對滑移，證明了楔形夾片式錨具錨固的可靠性。
　　(2)預應力CFRP板加固混凝土受彎構(gòu)件提高了結(jié)構(gòu)的開裂荷載、屈服荷載、極限荷載，提高率分別為47.37％、65.63％、57.50％。而預應力CFRP板與鋼板組合加固對上述三項指標提高效率分別為110.53％、90.63％、78.75％。證明了預應力CFRP板加固混凝土梁的基礎(chǔ)上粘貼鋼板能夠大幅度提高其開裂荷載、屈服荷載、極限荷載。
　　(3)通過實測數(shù)據(jù)繪制荷

5、載—撓度曲線，表明預應力CFRP加固混凝土梁能夠提高混凝土梁的抗彎剛度和減小相同荷載水平下的撓度，在此基礎(chǔ)上粘貼鋼板更大幅度的提高混凝土結(jié)構(gòu)的整體抗彎剛度和降低形同荷載水平下的撓度。結(jié)構(gòu)剛度提高效率與CFRP板、鋼板的加固量有關(guān)。
　　(4)根據(jù)受拉鋼筋、CFRP板、鋼板、混凝土在每個荷載工況下的應變研究結(jié)果表明，在受拉鋼筋屈服之前，無論是經(jīng)過預應力CFRP板加固還是經(jīng)過預應力CFRP板與鋼板組合加固的混凝土梁在承受外荷載作用時，

6、受拉鋼筋、CFRP板、鋼板均滿足協(xié)同受力，混凝土梁沿腹板高度滿足平截面假定，經(jīng)預應力CFRP板和預應力CFRP板與鋼板組合加固后混凝土梁的延性降低，極限破壞狀態(tài)時跨中變形減小。
　　(5)在普通鋼筋混凝土的理論基礎(chǔ)上推導了預應力CFRP板加固、預應力CFRP板與鋼板組和加固兩種加固方法的開裂荷載計算公式、屈服荷載計算公式、極限荷載計算公式（其中極限荷載計算公式包括加固后混凝土梁的理想破壞模式、少筋梁破壞模式、超筋梁破壞模式三種情況