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《中南大学》 2007年
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预应力纤维片材加固混凝土梁抗弯性能研究

王兴国  
【摘要】: 由于很多人为的或自然的因素,大量桥梁、房屋等土木工程结构急需加固和修复。外贴轻质、高强、耐腐蚀的纤维增强聚合物(FRP)片材加固技术应用渐广,但该技术对结构正常使用阶段性能改善有限,且片材强度利用率较低。在教育部博士点基金(20050533042)和铁道部科技研究开发计划(2002G043)资助下,本文结合纤维加固技术和体外预应力技术的优点,采用预张纤维片材对钢筋混凝土梁进行加固,开展了相关的试验研究和理论分析。主要内容和成果如下: 1、对外贴预应力玻璃纤维(GFRP)板加固混凝土梁进行了试验研究,探讨了预应力水平和混凝土强度等参数对加固梁弯曲性能的影响;推导了预应力放张时GFRP板中正应力、胶层剪应力、跨中片材有效预应力以及混凝土梁反拱等计算表达式;对加固梁开裂弯矩、屈服弯矩及极限弯矩进行了分析;上述公式的计算值与试验结果符合良好。 2、针对外贴预应力片材加固易发生剥离破坏的缺点,采用端部带机械锚固的预应力碳纤维(CFRP)板对铁路桥梁大比例等效模型进行加固,重点考察了片材有、无粘结和梁上有、无初始荷载等因素对预应力加固梁性能的影响。试验结果表明,预应力片材加固可显著提高混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载;负载下无粘结预应力加固梁的位移延性略低于相同初载下有粘结预应力加固梁的延性;对于无粘结预应力加固梁而言,无初载的预应力加固梁的位移延性要略优于负载时预应力加固梁。 3、对预应力加固梁受荷全过程进行了非线性分析,编制了相应的计算程序,其结果与试验实测值和通用软件三维有限元分析结果吻合良好。通过数值分析考察了预应力水平、片材截面面积、加固梁混凝土强度、配筋率及既有荷载等参数对加固效果的影响。结果表明,梁内原有钢筋截面面积对体外预应力梁的受力性能影响最为显著,原配筋率越大(在适筋范围内),梁的极限承载力越高,但加固效果越不明显;对体外预应力加固梁来讲,保持其它参数不变,增加片材的张拉应力或片材截面面积,梁的破坏荷载均有明显增大。 4、对预应力片材加固梁的预应力损失进行了探讨,测试了短期预应力损失,给出了各项损失的估算方法。 5、推导了有粘结预应力片材加固负载梁承载力计算公式;分别基于粘结折减系数和等效变形区长度的概念,对无粘结钢筋混凝土梁的有关公式进行修正,给出了体外预应力片材局部加固梁中预应力片材应力增量计算式;提出了不同破坏形态下体外预应力片材局部加固梁的正截面承载力计算公式,并进一步对体外无粘结预应力片材局部加固梁的设计方法进行了研究,提出了锚具至支座的最大距离表达式,以确保破坏发生在加固区。 6、正常使用状态下,考虑体外无粘结预应力片材的二次效应,推导了体外预应力局部加固混凝土受弯构件的挠度计算公式;根据等效变形区长度,给出了体外预应力片材加固梁最大裂缝宽度的计算公式。 7、采用体外预应力片材对铁路京广线与石长线交汇处的晓峰桥进行了加固,取得满意效果,表明该技术可在不中断交通的情况下用于干线桥梁的快速加固。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU375

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【引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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6 卢召红;张云峰;李岩;;体外预应力加固混凝土梁裂缝性能试验研究[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年
7 杨利伟;王天稳;尹志强;林汪勇;侯发亮;;CFRP加固钢筋混凝土梁二次受力性能试验研究[A];FRP与结构补强——'05全国FRP与结构加固学术会议论文精选[C];2005年
8 聂肃非;徐德新;;碳纤维布、钢板加固与碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能研究[A];第二届全国土木工程用纤维增强复合材料(FRP)应用技术学术交流会论文集[C];2002年
9 张大鹏;黄承逵;;预应力碳纤维布材加固混凝土受弯构件研究的进展[A];结构混凝土创新与可持续发展——第十三届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2005年
10 王兴国;张春生;徐平;周朝阳;;负载下预应力CFRP板加固RC梁弯曲性能研究[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘汾涛;碳纤维布加固混凝土梁的高温性能研究[D];华南理工大学;2010年
2 胡铁明;简支变连续法加固混凝土梁桥疲劳试验研究[D];大连理工大学;2009年
3 张宇;工程结构可靠度分析的若干问题研究[D];同济大学;2006年
4 陈伟宏;用无机胶粘贴碳纤维布加固混凝土梁受力性能试验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 杨奇飞;FRP-混凝土粘结界面研究的两个重要问题[D];汕头大学;2009年
6 叶苏荣;基于梁段模型的FRP加固混凝土梁界面剥离破坏分析[D];汕头大学;2011年
7 王占桥;纤维增强与加固混凝土断裂与粘结性能[D];郑州大学;2007年
8 李春霞;CFRP加固负载混凝土梁抗弯承载力及可靠度研究[D];武汉理工大学;2012年
9 曾令宏;高性能复合砂浆钢筋(丝)网加固混凝土梁试验研究与理论分析[D];湖南大学;2006年
10 王兴国;预应力纤维片材加固混凝土梁抗弯性能研究[D];中南大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张伟;预应力碳纤维布加固混凝土梁的理论分析与数值模拟[D];大连理工大学;2010年
2 郭晓宇;钢板—混凝土组合加固混凝土梁抗弯性能试验研究[D];长安大学;2010年
3 董梁;钢绞线防腐砂浆加固混凝土梁的研究[D];河北工业大学;2006年
4 赵华营;持载下侧面粘贴CFRP加固混凝土梁抗弯性能研究[D];广西工学院;2010年
5 张婷婷;无机胶粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁高温性能的试验研究[D];山东建筑大学;2011年
6 熊伟;加固混凝土梁界面端热应力的数值分析[D];合肥工业大学;2010年
7 沈维成;预应力碳纤维加固混凝土梁的可靠度分析[D];长沙理工大学;2012年
8 马艳洁;内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁抗弯性能研究[D];河南理工大学;2012年
9 郭金峰;内嵌碳纤维塑料增强板条加固混凝土梁有限元分析[D];河南理工大学;2007年
10 郭梁;预应力钢带加固混凝土梁抗剪性能试验研究与数值模拟[D];西安建筑科技大学;2012年
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