循环超载对预应力CFRP布加固RC梁抗弯性能的影响研究

论文摘要

碳纤维增强复合材料(Carbor Fiber Reinforced Polymer,CFRP)是近年来广泛应用于桥梁加固的建筑材料。CFRP布具有抗拉性能强、耐腐蚀性好、疲劳性能好、密度小等优点,但针对预应力CFRP布加固RC梁抗弯性能和疲劳寿命的研究存在荷载谱不完善、未考虑超载、缺少疲劳寿命预测方法等问题。因此,本文研究了超载对预应力CFRP布加固RC梁抗弯性能和疲劳性能的影响,具有一定的工程应用价值。本文的主要研究内容有:(1)通过静载试验分析了预应力CFRP布加固前后RC梁抗弯性能的变化。研究结果表明预应力CFRP布和纵向受力钢筋共同受力,抑制了RC梁下缘裂缝的发展,提升了结构的整体刚度和承载能力。(2)对预应力CFRP布加固RC梁进行了有限次超载加载试验,分析了有限次超载对RC梁抗弯性能的影响。研究结果表明相同大小超载荷载作用下,作用次数越多,RC梁的损伤累积就越大。相同作用次数下,超载荷载越大,RC梁的损伤累积就越快。预应力CFRP布加固RC梁在超载作用下也会产生残余变形,且残余变形的大小与超载幅值和超载作用次数相关。损伤累积的增长规律表现为前期累积增长明显,后期逐步稳定。(3)本文依据实测超载数据对预应力CFRP布加固RC梁进行循环变幅超载加载试验,分析循环变幅超载对预应力CFRP布加固RC梁疲劳寿命的影响。在变幅超载作用初期RC梁的裂缝出现时间较迟,发展速度较慢。随着变幅超载作用次数的增加,预应力CFRP布加固的RC梁裂缝的发展速度加快。变幅超载作用主要影响预应力CFRP布端部以外的位置。纵向受力钢筋残余应变随着变幅超载作用次数的增加而增长,增长速率随着变幅超载作用次数的增加而减缓。预应力CFRP布用量的增加可以减少纵向受力钢筋残余应变。此外,本文提出了循环变幅超载作用下CFRP布加固梁疲劳寿命预测方法,具有一定的准确性。

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 既有加固方法缺陷

1.2.2 CFRP材料特性及加固方法研究

1.2.3 预应力CFRP布加固研究

1.2.4 循环荷载对CFRP布加固RC梁性能影响的研究

1.2.5 目前研究存在的问题

1.3 本文研究内容

第二章预应力CFRP布加固RC梁抗弯试验研究

2.1 试验准备

2.1.1 CFRP拉伸性能试验

2.1.2 试验梁材料性能试验

2.1.3 试验梁制作

2.1.4 试验加载方案

2.2 试验结果分析

2.2.1 试验梁的荷载-挠度曲线

2.2.2 试验梁跨中截面应变分析

2.2.3 试验梁的承载力

2.3 预应力水平及加固量影响分析

2.4 二次受力对预应力CFRP加固梁影响分析

2.5 本章小结

第三章超载作用下CFRP布加固RC梁承载能力试验研究

3.1 有限次超载试验

3.1.1 试验梁制备

3.1.2 试验过程

3.2 试验结果分析

3.2.1 典型试验现象

3.2.2 超载对梁裂缝的影响

3.2.3 超载对梁挠度的影晌

3.2.4 超载对受弯承载力的影响

3.3 本章小结

第四章循环变幅超载作用下CFRP布加固梁疲劳寿命试验研究

4.1 CFRP布的徐变性能试验研究

4.1.1 CFRP布选材

4.1.2 应力幅取值及试验过程

4.1.3 试验结果分析

4.2 车流量超载谱数值模拟

4.2.1 车流量统计调查

4.2.2 车流量超载模拟

4.3 变幅超载作用下CFRP布加固梁疲劳试验

4.3.1 试验概况及加载

4.3.2 典型试验现象

4.3.3 试验结果与分析

4.4 基于疲劳裂纹扩展特征的加固结构疲劳寿命预测

4.5 本章小结

结论

主要工作与结论

展望

参考文献

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张树楠

导师: 孙昊

关键词: 布加固,疲劳寿命,抗弯性能,超载,循环荷载

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,材料科学,建筑科学与工程

单位: 长安大学

分类号: O346;TB33;TU375.1

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