預(yù)應(yīng)力纖維片材加固混凝土梁抗彎性能研究.pdf

1、由于很多人為的或自然的因素，大量橋梁、房屋等土木工程結(jié)構(gòu)急需加固和修復(fù)。外貼輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕的纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)片材加固技術(shù)應(yīng)用漸廣，但該技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)正常使用階段性能改善有限，且片材強(qiáng)度利用率較低。在教育部博士點(diǎn)基金和鐵道部科技研究開發(fā)計(jì)劃資助下，本文結(jié)合纖維加固技術(shù)和體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用預(yù)張纖維片材對(duì)鋼筋混凝土梁進(jìn)行加固，開展了相關(guān)的試驗(yàn)研究和理論分析。主要內(nèi)容和成果如下： 1、對(duì)外貼預(yù)應(yīng)力玻璃纖維(GFRP)板加

2、固混凝土梁進(jìn)行了試驗(yàn)研究，探討了預(yù)應(yīng)力水平和混凝土強(qiáng)度等參數(shù)對(duì)加固梁彎曲性能的影響；推導(dǎo)了預(yù)應(yīng)力放張時(shí)GFRP板中正應(yīng)力、膠層剪應(yīng)力、跨中片材有效預(yù)應(yīng)力以及混凝土梁反拱等計(jì)算表達(dá)式；對(duì)加固梁開裂彎矩、屈服彎矩及極限彎矩進(jìn)行了分析；上述公式的計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果符合良好。 2、針對(duì)外貼預(yù)應(yīng)力片材加固易發(fā)生剝離破壞的缺點(diǎn)，采用端部帶機(jī)械錨固的預(yù)應(yīng)力碳纖維(CFRP)板對(duì)鐵路橋梁大比例等效模型進(jìn)行加固，重點(diǎn)考察了片材有、無粘結(jié)和梁上有、無

3、初始荷載等因素對(duì)預(yù)應(yīng)力加固梁性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力片材加固可顯著提高混凝土梁的開裂荷載、屈服荷載；負(fù)載下無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固梁的位移延性略低于相同初載下有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固梁的延性；對(duì)于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固梁而言，無初載的預(yù)應(yīng)力加固梁的位移延性要略優(yōu)于負(fù)載時(shí)預(yù)應(yīng)力加固梁。 3、對(duì)預(yù)應(yīng)力加固梁受荷全過程進(jìn)行了非線性分析，編制了相應(yīng)的計(jì)算程序，其結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)值和通用軟件三維有限元分析結(jié)果吻合良好。通過數(shù)值分析考察了預(yù)應(yīng)力水平、片材截

4、面面積、加固梁混凝土強(qiáng)度、配筋率及既有荷載等參數(shù)對(duì)加固效果的影響。結(jié)果表明，梁內(nèi)原有鋼筋截面面積對(duì)體外預(yù)應(yīng)力梁的受力性能影響最為顯著，原配筋率越大(在適筋范圍內(nèi))，梁的極限承載力越高，但加固效果越不明顯；對(duì)體外預(yù)應(yīng)力加固梁來講，保持其它參數(shù)不變，增加片材的張拉應(yīng)力或片材截面面積，梁的破壞荷載均有明顯增大。 4、對(duì)預(yù)應(yīng)力片材加固梁的預(yù)應(yīng)力損失進(jìn)行了探討，測(cè)試了短期預(yù)應(yīng)力損失，給出了各項(xiàng)損失的估算方法。 5、推導(dǎo)了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)

5、力片材加固負(fù)載梁承載力計(jì)算公式；分別基于粘結(jié)折減系數(shù)和等效變形區(qū)長度的概念，對(duì)無粘結(jié)鋼筋混凝土梁的有關(guān)公式進(jìn)行修正，給出了體外預(yù)應(yīng)力片材局部加固梁中預(yù)應(yīng)力片材應(yīng)力增量計(jì)算式；提出了不同破壞形態(tài)下體外預(yù)應(yīng)力片材局部加固梁的正截面承載力計(jì)算公式，并進(jìn)一步對(duì)體外無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力片材局部加固梁的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，提出了錨具至支座的最大距離表達(dá)式，以確保破壞發(fā)生在加固區(qū)。 6、正常使用狀態(tài)下，考慮體外無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力片材的二次效應(yīng)，推導(dǎo)了體外預(yù)