章利军[1]2008年在《碳纤维对桥梁构件抗弯加固的应用研究》文中研究表明碳纤维增强复合材料(CFRP)作为一种新兴的材料,具有高强轻质、耐腐蚀好且机械性能佳等优点,已经在结构加固领域得到的广泛使用,但在桥梁加固领域,却还处在研究阶段。本文的主要目的就是将前人对碳纤维抗弯加固的理论研究运用到具体的桥梁加固工程实例当中。通过对常见的T梁、矩形梁及工字梁的碳纤维抗弯加固的理论公式的推导和归纳,得出了适合于一定情况的碳纤维桥梁加固设计方法。以义桩桥碳纤维加固工程为背景,详细介绍了钢筋混凝土梁桥的加固设计以及施工、验收过程,并通过对桥梁加固前后做静载试验来分析加固的效果。再建立ANSYS有限元模型,模拟了桥梁在加固前后在恒载及试验荷载作用下的受力特征,对加固的效果进行了验证分析。
张宝静[2]2016年在《预应力碳纤维板加固梁桥间接刚度及长期徐变性能研究》文中认为建国以来,我国经历了基本建设飞速发展的时期,修建了大量的桥梁和房屋。随着使用年限的增长,许多建国初期建造的桥梁由于标准提高、设计施工不当、荷载增加、材料老化、环境腐蚀、使用功能变更等众多原因,面临着拆除重建或加固补强,若拆除重建,势必会给国家社会带来很大的经济负担,但传统的加固方法存在施工困难、工期较长、抗腐蚀性差和耐久性差的缺点。使用预应力碳纤维板材加固桥梁技术是近年来在国内外快速发展的加固技术之一,对碳纤维板材施加预应力,可以充分利用碳纤维板材的高强性能,同时还可以改善碳纤维板材与混凝土接触处的界面粘结应力分布,进而延缓碳纤维剥离破坏。由于碳纤维板材抗拉强度高,耐腐蚀性强,设计方便、施工简单高效等优点,使得预应力碳纤维板材加固钢筋混凝土构件的研究近年来在国内外深受重视,并取得了大量的研究成果。但纵观以往研究成果,还存在以下不足:预应力碳纤维板长期徐变性能研究较少,局限于短期应变观测;预应力碳纤维板加固受弯构件抗弯刚度研究不透彻;试件尺寸偏小,尺寸效应影响较大;对变粘结条件下预应力碳纤维板加固受弯构件的力学性能研究几乎没有;由于张拉设备及碳板锚具难以满足使用要求,实体桥梁加固中应用较少,尤其是大桥加固。根据以往的研究成果及不足,本文进行了以下内容的研究工作:(1)对国内外关于预应力碳纤维板加固受弯构件的相关文献进行了调研,了解了国内外在预应力碳纤维板加固技术领域开展的工作及研究现状,分析了国内外已有研究成果的优缺点及局限性。在上述研究基础上提出了本文的研究思路和主要研究内容。(2)进行了预应力碳纤维板加固钢筋混凝土受弯构件的静载力学性能试验,研究了使用预应力碳纤维板加固技术对加固结构的承载能力、抗裂能力和抗弯刚度等性能的影响;研究了预应力碳纤维板加固技术在结构二次受力情况下的加固效果,并对比分析了结构不同配筋率对加固效果的影响;在以上室内试验的基础上,通过理论分析,提出了预应力碳纤维板加固钢筋混凝土受弯构件间接刚度的计算公式,并进行了有限元对比分析,理论计算结果与试验结果基本吻合,该公式可以指导工程加固设计。(3)在室内标准条件下,对预应力碳纤维板加固结构长期徐变性能进行了试验研究,考察了碳纤维板张拉锚固系统的长期稳定性及对预应力损失的影响;通过对粘贴于碳板表面的光纤光栅传感器对碳纤维板长期预应力作用下的应变进行了长期观测,得出了预应力碳纤维板加固结构的长期徐变性能;在室内试验的基础上,通过理论分析,提出了预应力碳纤维板在长期预应力作用下的应变计算公式,可用来指导工程加固设计;通过对实体桥梁加固工程碳板长期徐变的监测,验证了公式的正确性。(4)在对梁的刚度与自振频率、挠度的关系进行分析的基础上,利用动力刚度法对预应力碳纤维板加固受弯构件的自振频率进行了理论分析,计算值与实测值基本吻合,验证了公式的正确性;对预应力碳纤维板加固钢筋混凝土受弯构件挠度计算公式进行了理论分析,提出的挠度计算公式与试验结果吻合良好,可以指导工程加固设计。(5)对变粘结预应力碳纤维板加固混凝土受弯构件进行了试验研究,对比分析了无粘结、有粘结和变粘结预应力加固试验梁在外界荷载作用下的力学性能,重点对叁种状态下裂缝现象进行了观测对比分析;对有粘结、无粘结和变粘结的裂缝形成机理进行了理论分析。(6)使用预应力碳纤维板加固技术对湖南省湘乡市洙津渡大桥进行了加固,对其加固设计方案、张拉工艺、造价成本进行了介绍及分析;对桥梁进行了荷载试验,并对其加固效果进行了评估;在加固后的碳纤维表面预埋光纤光栅传感器,通过观测预应力碳纤维板的应变,来研究预应力碳纤维板在长期荷载作用下的徐变性能。
李松辉[3]2003年在《碳纤维布加固桥梁的设计理论研究》文中提出钢筋混凝土桥梁在使用过程中由于自然环境、使用功能改变、损伤累积等因素的影响，将直接导致结构材料劣化及承载潜力下降。同时，随着时间的推移，大量的钢筋混凝土桥梁将步入老化期，这些因素对结构的安全性、适用性及耐久性产生了较大的影响。面对日益艰巨的公路钢筋混凝土危旧桥梁改造任务，急需找到一种快速、有效、可靠的加固维修方法。碳纤维增强复合材料加固混凝土结构技术是一项新型、简捷、快速的混凝土结构加固技术，深受国内外学者的重视并已得到了较为广泛的应用和发展。本文结合山东省交通厅科研项目《碳纤维复合材料(CFRP)在桥梁加固中的应用研究》，对粘贴碳纤维布加固混凝土结构技术用于公路桥梁加固领域的关键技术进行了深入的研究，主要的研究内容包括： 1．模拟实际桥梁的损伤状态，对9根2.7m长、截面尺寸为15cm×25cm的钢筋混凝土梁进行了系统的抗弯加固对比性试验研究。试验参数包括预裂程度、持载水平以及配筋率等因素。研究结果表明，粘贴碳纤维布对加固钢筋混凝土预裂梁的刚度、裂缝、受拉钢筋应变以及抗弯强度有较大的影响。 2．对粘贴碳纤维布抗弯加固梁正截面承载能力极限状态、界限破坏状态以及界限加固量进行了合理的界定。以《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ021-85)及其讨论稿为依据，提出了碳纤维布抗弯加固梁受弯承载力计算公式。经与试验值对比，所建议公式具有较高的可靠性，可用于实际结构的抗弯加固设计。 3．为研究粘贴碳纤维布对桥梁结构的加固效果，选取具有代表性且受力明确的公路钢筋混凝土桥梁(简支梁桥与整体现浇板桥)，分别进行了加固前后的对比性荷载试验。试验结果表明粘贴碳纤维布可有效减小裂缝宽度、降低混凝土应变水平、提高上部结构整体受力的能力。 4．界面剥离或粘结失效是粘贴碳纤维布加固梁的主要早期破坏形态。针对加固梁的破坏特点，提出了粘贴碳纤维片加固完整梁跨中区域界面应力简化计算公式以及已开裂梁在不同受力阶段中的界面应力分析方法。同时，针对实际加固工程中常见加固构件，定性分析了剥离对加固轴心受拉及受弯构件在不同受力状态下受力性能的影响。研究结果表明，分层或空鼓对加固构件的裂缝宽度降低及刚度提高是不利的。在此基础上，指出了桥梁加固设计施工过程中的注意事项和应采取的技术措施。 5．对19根3.1m钢筋混凝土矩形截面梁进行了抗剪加固试验，系统研究了不同预裂程度以及碳纤维布粘贴型式对抗剪加固梁抗剪承载能力、碳纤维布应变水平及破坏模式的影响机理。试验参数包括配箍率、粘贴角度、加固量、端锚固形式、条带宽度、预裂程度、持载加固以及剪跨比等八个方面。研究结果表明，以上因素对抗剪加固梁的受力性能有较大的影响。 6．综合分析了国内外现有抗剪梁碳纤维布受剪承载力计算方法，并指出了不同计算方法存在的缺陷。在此基础上，建立了基于《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ021-85)及其讨论稿的粘贴碳大连理工大学博士学位论文纤维布抗剪加固梁受剪承载能力计算公式，并根据本课题以及文献抗剪加固试验数据检验了所提公式的可靠性。
张建伟[4]2007年在《CFRP抗弯加固在钢筋混凝土桥梁中的研究与应用》文中研究指明CFRP复合材料结构加固是当今最引人关注的结构加固技术,由于它与传统的结构加固技术相比,具有高强高效、施工便捷、耐久性及耐腐蚀性好、适用面广、自重轻、不增加结构尺寸等优点,在实际工程中得到广泛的应用。采用CFRP对梁板等抗弯构件的加固是最为常见的加固形式,从实验分析和工程应用后的监测都表明,通过粘贴CFRP可以大大提高构件的极限承载力。但是为了使结构满足适用性、耐久性和安全性,只注意构件的承载力是不够的,很多情况下还需要控制结构的挠度,因此有必要对加固后构件的刚度进行研究;而且对持续荷载作用下进行加固的承载力也需做进一步研究。虽然国内外有大量对纤维材料加固钢筋混凝土梁后抗弯承载力的试验研究,但这些研究大多是对完好试件(极少部分是预裂梁)加固后进行研究,这与实际差别较大,因此进一步模拟实际结构的受力状况进行加固研究有重要的实际意义。本文通过对已出现裂缝的梁进行CFRP抗弯加固室内和实桥静荷载试验研究,分析构件的抗弯性能。并运用ANSYS计算软件,分析结果与试验结果吻合良好,为研究外贴CFRP对梁的承载力和抗弯刚度的影响及今后旧桥加固设计提供依据,为评价服役结构构件的承载力和挠度打下基础。通过试验和理论研究得出了以下几方面结论;1、梁所承受的初始荷载的大小对加固后梁的极限抗弯承载力影响不大;2、采用CFRP加固的钢筋混凝土梁的刚度较普通钢筋混凝土梁的刚度有明显提高,纤维布对承受以抗弯为主的构件具有增强刚度、控制挠度的作用;3、粘贴碳纤维片可有效抑制混凝土的开裂及原有裂缝的扩展,同时粘贴碳纤维后梁底混凝土应变显着降低,可提高结构的耐久性;4、ANSYS数值分析结果与室内梁加固抗弯试验数据基本吻合,能比较真实反映梁的实际受力情况。
朱伟清[5]2008年在《CFS加固RC箱梁的斜截面承载力分析与试验研究》文中提出箱形梁桥具有抗扭刚度大,整体性能好的特点,是我国公路桥梁中十分常见的桥型。然而,目前大量箱梁桥在使用阶段便在腹板上产生较多的斜裂缝,这些裂缝的存在对结构产生了十分不利的影响。因此,有必要采取有效的处理措施,以保证构件的使用功能。碳纤维布(CFS)以其抗拉强度高、重量轻、极好的耐腐蚀性能及耐久性等优点,已经在桥梁结构加固工程中得到了应用。然而目前还缺少利用CFS加固箱梁斜截面承载力这方面的研究。本文结合湖南省自然科学基金项目《碳纤维布加固预应力混凝土连续箱梁桥极限承载力分析》,采用有限元分析和试验研究相结合的方法,对CFS加固RC箱梁的斜截面承载力进行理论与试验研究。根据非线性有限元理论,借助ANSYS提供的参数化语言APDL,建立CFS加固RC箱梁的叁维非线性有限元分析模型,对箱梁进行斜截面承载力分析。针对箱梁桥的开裂特点与受力情况,制作4根RC箱梁并进行CFS加固RC箱梁的模型试验,通过逐级加载,研究CFS加固RC箱梁斜截面强度时的破坏全过程;分析CFS加固RC箱梁斜截面的受力特点和加固箱梁极限承载力的变化;探讨CFS加固箱梁的破坏机理及加固效果。对有限元计算结果与试验结果进行对比分析,进一步验证了理论计算模型的正确性;按照理论分析计算的方法,对某预应力混凝土连续箱梁桥用CFS加固进行有限元模拟计算,得到了有益的结论。通过理论分析、模型试验和工程背景的研究,提出了用CFS加固箱梁桥的分析计算方法;根据本文的计算、试验和其他文献的结果,对现有规范的计算公式提出了修正建议,可供同类问题参考。
任伟[6]2006年在《旧桥可靠性评估及加固技术研究》文中指出由于不利的环境影响、结构的自然老化、车辆荷载的增加以及养护维修的欠缺,一部分桥梁不可避免地要暴露出各种结构损伤,旧桥的评估和加固越来越受到重视。对旧桥进行合理的评估和加固方案的选择,使可用的资金在发挥最大效益的同时使桥梁得到最有效的加固维护,是需要妥善解决的课题。 本文介绍了常用的两种在役桥梁可靠性评估的方法及其发展方向。同时以宜宾马鸣溪金沙江大桥加固为工程背景,对几种常用的桥梁加固方法的设计计算和施工技术进行了较为深入的研究。碳纤维布作为一种新型加固材料,因其强度高、质量轻、耐久性好等特点,特别适合用于混凝土桥加固。本文对碳纤维加固的施工方法也进行了较为系统的总结。加固后的荷载试验表明,碳纤维加固可有效提高结构的承载力,改善结构的动刚度。 旧桥的可靠性评估和加固技术研究对我国交通事业的可持续发展起着非常重要的作用,本文的研究拟为在役桥梁的科学管理提供一定依据,为碳纤维布等新型加固材料在桥梁工程中的推广应用提供有用信息。
高建兵[7]2011年在《既有钢筋混凝土梁桥外贴增强材料加固技术研究》文中提出桥梁是交通运输的重要组成部分,在国民经济和社会生活中具有非常重要的作用。梁桥是公路上最常用的一种桥型,由于其结构型式简单、受力合理、施工方便、适应性强以及经济性好等优点,因而在中小跨径桥梁的建设中倍受青睐。近年来随着交通量的迅猛增长以及车辆的重型化,桥梁受到不同程度的损害,导致其承载力下降,严重威胁运营安全。对常见的病害进行分析,提出相应对策,对既有钢筋混凝土梁桥进行评估,从而确定维修加固方案,具有显着的经济效益和社会效益。本文以甘肃省古浪段S308线馆子河桥为工程背景,重点研究既有钢筋混凝土梁桥外贴增强材料的抗弯承载力分析。主要工作包括以下几个方面：(1)分析钢筋混凝土梁桥各种病害产生的机理和原因,其中最主要的病害是混凝土产生裂缝,深入研究了裂缝产生的机理,并阐述了裂缝对结构耐久性的影响。(2)计算汽车荷载作用下钢筋混凝土梁桥的内力,分析比较新旧桥梁规范中汽车荷载的区别。(3)介绍新型的加固方法—粘贴钢板和粘贴钢箱梁加固法,介绍施工工序,分析基本原理,建立有限元软件MIDAS模型,分析计算结果,对粘贴钢板和钢箱梁加固法在刚度和强度方面进行评价。(4)介绍粘贴碳纤维布加固法,介绍施工工序,分析基本原理,分析碳纤维布加固后的钢筋混凝土梁的破坏模式,以及碳纤维布加固的最大、最小量的确定。(5)系统研究加固完整梁开裂后以及不同程度加固梁的剥离机理,从而找出防止早期剥离破坏的应对措施,合理控制混凝土梁的最大粘贴加固量。(6)当前在钢筋混凝土梁桥中横向刚度不足已成为一种常见的病害,针对这种病害提出增加钢横隔板加固的方法,结合工程实际,介绍一种新型的加固方法—增加钢横系梁加固法,建立有限元软件MIDAS模型,分析计算结果,并对加固效果进行分析。
张逗[8]2007年在《桥梁碳纤维加固技术研究》文中研究指明我国公路和铁路交通量近年来流不断的增加、车速不断提高、车辆轮载增大，于是对沿线的桥梁在强度、刚度、耐久性等诸多方面提出了更高的要求。由于我国很多桥梁建于上个世纪六、七十年代，基于当时的车流量和各方面的发展规划，桥梁设计等级普遍偏低；另外，某些既有桥梁由于施工质量差和运营期问维护不到位，不可避免地会产生裂缝、混凝土破损、钢筋锈蚀、蜂窝及防水层失效等缺陷，从而导致耐久性及承载力达不到设计要求。因此，必须对其进行维修加固。碳纤维布由于其高强、低重量、耐腐蚀等优点而广泛用于结构加固中，与其它加固方法相比，碳纤维布加固具有易于施工工效高、造价低且耐腐蚀等优点，制定了碳纤维布加固施工的工艺流程和施工方法，供工程实践参考。
王雪娇, 艾高友[9]2016年在《碳纤维布加固桥梁的设计理论研究解析》文中认为碳纤维布加固桥梁技术作为一种新型的、技术含量相对较高的桥梁加固方法,在我国桥梁道路设计行业中,具有良好的发展空间和经济利润。并且碳纤维布作为一种新的施工材料,在桥梁施工的过程中,具有很多的优势,例如:材质相对较轻,片材相对很薄、同时具有良好的抗拉性。碳纤维布加固桥梁技术也正是因为这些优势,在我国桥梁道路设计的过程中,被广泛的应用和推荐,并且在不断的发展过程中,已经取得了相应不错的成绩,也为我国桥梁道路施工行业的发展,带来了新的领域和发展方向。
杜秀丽[10]2013年在《现存预应力对混凝土桥梁性能的影响及CFRP加固效果研究》文中研究表明预应力混凝土以其诸多的优点，在国内外公路桥梁建设中得到广泛应用。但是过去桥梁设计荷载取值偏低，施工质量也控制不严格，导致随着公路桥梁交通负荷的加重，很多在役混凝土桥梁出现不同程度损坏，及时采取加固措施，确保其正常运营不容忽视。预应力钢束的应力状态决定桥梁的整体性能，可是在张拉施工以及桥梁运营过程中该应力会不断损失，目前桥梁的加固设计一般简单假定其预应力损失，与实际情况有所偏差，因此，本文以青岛市滨海路交桥为背景展开基于现存预应力的以下几方面研究：（1）利用有限元分析软件Midas Civil对实例预应力钢筋混凝土简支斜交空心板桥建立梁格法模型，进行其结构静力性能分析，研究现存预应力对该桥静力性能的影响规律。结果发现，该桥的跨中挠度和截面上、下缘应力均随着现存预应力的增大而呈线性变化。在此基础上，结合现场对该桥3#梁采用刻槽法应力释放试验所测得的跨中底面应力结果，对该预应力混凝土桥梁的现存预应力大小进行了推算，其预应力损失大约为23.7%。（2）对该预应力混凝土桥梁粘贴碳纤维布（CFRP）进行加固，通过有限元模拟研究分析了现存预应力对该桥CFRP加固效果的影响。结果表明，CFRP加固桥梁的跨中挠度和截面上、下缘应力均随着现存预应力的增大而呈线性变化，但是与未加固梁相比，变化率明显减缓。并且通过对比CFRP加固前后该桥的静力性能，可以发现粘贴CFRP加固后该预应力混凝土桥梁承载能力显着提高、截面受力状态明显改善，并且预应力损失越大，CFRP加固的改善效果越好。（3）在有限元模型中，采用“单元初始内力”的方式输入有效预应力，利用质量修正后的有限元模型进行基于现存预应力的在役混凝土桥梁动力性能分析，主要分析了现存预应力对CFRP加固前后预应力混凝土桥梁自振频率的影响。研究发现，随着现存预应力的增大，CFRP加固前后桥梁的前叁阶频率均有少量增加，其中低阶频率增加的幅度较大，并且与未加固桥梁相比，经过CFRP加固之后该桥的前叁阶自振频率都有所增加，其中一阶频率增加了0.4Hz左右，二阶频率增加了0.2Hz左右，叁阶频率增加了0.1Hz左右。
参考文献：
[1]. 碳纤维对桥梁构件抗弯加固的应用研究[D]. 章利军. 浙江大学. 2008
[2]. 预应力碳纤维板加固梁桥间接刚度及长期徐变性能研究[D]. 张宝静. 湖南大学. 2016
[3]. 碳纤维布加固桥梁的设计理论研究[D]. 李松辉. 大连理工大学. 2003
[4]. CFRP抗弯加固在钢筋混凝土桥梁中的研究与应用[D]. 张建伟. 浙江大学. 2007
[5]. CFS加固RC箱梁的斜截面承载力分析与试验研究[D]. 朱伟清. 长沙理工大学. 2008
[6]. 旧桥可靠性评估及加固技术研究[D]. 任伟. 西南交通大学. 2006
[7]. 既有钢筋混凝土梁桥外贴增强材料加固技术研究[D]. 高建兵. 兰州交通大学. 2011
[8]. 桥梁碳纤维加固技术研究[D]. 张逗. 合肥工业大学. 2007
[9]. 碳纤维布加固桥梁的设计理论研究解析[J]. 王雪娇, 艾高友. 智能城市. 2016
[10]. 现存预应力对混凝土桥梁性能的影响及CFRP加固效果研究[D]. 杜秀丽. 青岛理工大学. 2013
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