纵向预应力钢绞线网-聚合物砂浆加固柱承载力研究

摘要

桥墩作为桥梁重要的组成部分，它的受力性能直接影响着桥梁的整体性能。因此，通过加固来提高桥墩承载力性能就显得尤为重要。预应力钢绞线在梁抗弯、板抗剪加固中已获得广泛应用，但这种加固方式在偏心受压柱加固中研究甚少。本文提出利用纵向预应力钢绞线网与聚合物砂浆相结合的加固方法，即纵向预应力钢绞线网—聚合物砂浆加固法（简称LPSP加固法），通过数值模拟与构件试验研究相结合的方法对其进行加固效果研究。主要研究内容如下:
　　(1)为了研究这种加固方法的效果及影响因素，开展了一系列钢筋混凝土偏心受压柱试件加固试验。通过12组偏心受压柱构件加载试验对单侧施加预应力钢绞线加固进行深入的研究和验证，通过钢筋应变、混凝土应变、钢绞线总张拉力、极限荷载以及变形等参数分析LPSP加固对偏心受压柱极限承载力、变形刚度、裂缝发展以及破坏形态因素的影响。
　　(2)利用ANSYS有限元计算软件，数值模拟了不同偏心距和加固方式下偏心受压柱构件加载破坏全过程，探讨了纵向预应力钢绞线加固方式、外荷载偏心距以及钢绞线总张拉力值等因素对偏心受压柱承载能力、刚度和破坏时塑性性能的影响。
　　研究表明:LPSP加固法有效提高偏心受压柱的极限承载力，并且随着偏心程度以及钢绞线总张拉力的不断提高加固效果愈佳;偏心受压柱在加固后，变形刚度得到较大程度提升，有效提高结构抵抗变形的能力;偏心受压柱加固后，结构开裂荷载得到显著提升，有效抑制受拉裂缝的产生与发展，可以大大提高结构耐久性;LPSP加固可有效改变偏心受压柱的破坏形态;LPSP加固法能有效提高偏心受压柱的极限承载能力和抗弯刚度，构件截面内塑性发展更加充分，延性破坏的变形特征更加明显;而且，当偏心距较大时，单侧预应力张拉的加固效果更加显著。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 粘贴钢板力口固法

1．2．2 FRP加固法

1．2．3 预应力加固法

1．2．4 高强度钢绞线—聚合物砂浆加固法

1．3 纵向预应力钢绞线网—聚合物砂浆加固法

1．4 本文的研究内容

第二章 LPSP加固柱偏压试验设计

2．1 加固方法及影响因素

2．1．1 加固方法

2．1．2 影响加固效果的主要因素

2．2 试验构件设计

2．3 加固、加载方案设计

2．3．1 总张拉力及张拉控制应力设计

2．3．2 加载方案设计

2．4 试验仪器

2．4．1 应变采集

2．4．2 长柱试验机

2．4．3 加载支座

2．4．4 张拉装置

2．4．5 位移采集

2．5 本章小结

第三章 LPSP加固柱偏压破坏全过程特征

3．1 LPSP加固对开裂情况的影响

3．1．1 LPSP加固对开裂荷载的影响

3．1．2 LPSP加固对裂缝发展的影响

3．2 LPSP加固对结构破坏形态的改变

3．2．1 LPSP加固法对较小偏心程度偏心受压柱破坏形态的影响

3．2．2 LPSP加固对中等偏心程度偏心受压柱破坏形态的影响

3．2．3 LPSP加固法对较大偏心程度偏心受压柱破坏形态的影响

3．3 本章小结

第四章 LPSP加固柱偏压承载能力

4．1 LPSP加固法对极限承载力的提升效果

4．1．1 LPSP加固对加载过程的影响

4．1．2 LPSP加固对极限承载力的影响

4．2 LPSP加固柱承载力计算公式

4．3 LPSP加固对构件变形刚度的影响

4．3．1 LPSP加固对前期阶段的变形影响

4．3．2 LPSP加固对后期阶段的变形影响

4．4 本章小结

第五章 纵向预应力钢绞线加固柱偏心受压数值分析

5．1 主要控制因素及模型设计

5．1．3 偏心受压柱计算模型

5．1．4 模型参数定义

5．2 加固方式、张拉力对极限承载力的影响

5．2．1 加固方式对承载能力的影响

5．2．2 张拉力对承载力的影响

5．3 加固方式及偏心距对破坏过程的影响

5．3．1 偏心受压柱破坏原因

5．3．2 偏心受压柱刚度变化

5．4 本章小结

6．1 本文的主要结论

6．2 本文的主要创新点

6．3 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的科研成果