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过载桥梁的碳纤维布加固试验与理论研究

廖娟  
【摘要】: 近年来,我国公路交通量和单车荷载快速增长,但老的桥梁设计建设标准偏低,导致大量在役桥梁进入“过载”状态,给桥梁的安全使用带来不利影响。碳纤维布加固是提高桥梁安全程度的重要手段。 目前对过载桥梁的碳纤维布加固研究还很不充分,而对卸载之后加固的桥梁研究则更少。由于认识不足,卸载加固的过载桥梁大都参照无预载结构进行加固设计,而后根据经验对计算结果进行调整。这样的简化对加固前受荷较小,桥梁仍处于弹性状态的桥梁可用,但对于已经进入过载状态的桥梁来说,将存在较大的安全隐患。 本文围绕碳纤维布加固(卸载后加固)过载桥梁展开了试验和理论研究。主要的创新点和研究工作如下: 1、在过载桥梁中,补充了卸载加固桥梁的研究。在试验基础上分别对混凝土梁的抗弯加固和抗剪加固展开了研究,认识了加固前荷载对加固效果的影响。为确定碳纤维布加固的适用范围和过载桥梁的加固设计理论提供依据。 2、建立了考虑加固前荷载影响及材料非线性的有限元计算模型。利用试验研究确定了有限元计算模型的可靠性。实现了对结构加载至破坏的全过程受力分析。 3、成功地将研究成果和有限元模型应用于实桥。结合静载试验、已知的荷载历史估算了加固前桥梁的荷载。实现了考虑加载历史、空间效应和材料非线性的桥梁结构受力分析,而非局部分析或构件分析。对加固后桥梁计算了多级荷载下的受力,根据受力和变形情况评估了桥梁的安全状况。


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