CFRP加固混凝土箱梁骤然降温温度效应研究

摘要

近年来，随着交通量增大等问题，早期桥梁结构相继产生不同程度的病害，加固问题已被提到议事日程上来，CFRP加固技术因诸多优势而受到工程人员的青睐。由于温度变化而产生的裂缝是影响桥梁结构安全的一大因素，温度荷载作用下引起的温度应力越来越受到工程界的重视，国内外学者对混凝土结构温度效应的研究也已取得丰硕成果。但是由于CFRP加固技术出现较晚，相关试验及理论的研究多倾向于其力学及使用性能，对于CFRP加固箱梁的温度效应研究较少。CFRP与混凝土的热工系数有较大差异，尤其是热膨胀系数有数量级的差异，这势必会使CFRP加固混凝土箱梁温度效应产生新的特点，因此，CFRP加固混凝土箱梁温度效应研究意义重大。
　　本文进行了CFRP加固混凝土箱梁骤然降温温度效应的试验研究。制作了四片钢筋混凝土试验箱梁，然后对其中三片梁进行了CFRP加固，进行了多种工况的室内骤然降温试验，得到了不同工况作用下试验箱梁跨中截面测点的应变值和四分之一截面测点的温度值，同时还记录了降温试验过程中的环境温度。利用ANSYS有限元软件，施加对流荷载，对不同工况下各试验梁的温度场进行了模拟，通过ANSYS耦合场分析，计算了各试验梁在不同时刻的纵向正应力。分析实测数据以及软件模拟数据，得到以下结论：
　　在骤然降温作用下，CFRP加固试验箱梁和未加固试验梁的温度场差别不大，可采用相同的温度场。顶板可拟合为折线形，腹板可拟合为二次抛物线形。拟合得到的温度梯度模式与《公路桥涵通用设计规范》JTG D60—2004中规定的降温温差模式区别较大，主要表现在《公路桥涵通用设计规范》JTG D60—2004未考虑底板负温差。实测温差模式与英国规范BS-5400中规定的降温模式较为接近；骤然降温作用下，粘贴CFRP会改变箱梁的应力时变规律，未粘贴 CFRP的试验梁各点应力会先增大，温度梯度最大时，相应的温度应力也最大，随着降温持续，温度梯度逐渐变小，各处温差应力也逐渐接近于零；对于CFRP加固箱梁，粘贴CFRP的顶面混凝土随着温度的降低温度应力持续增大，底板温度应力也由拉应力转变为压应力。

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1绪论

1.1研究背景

1.2混凝土箱梁骤然降温温度效应研究现状

1.3本文主要研究内容

2 CFRP加固混凝土箱梁骤然降温温度效应基本理论

2.1温度场基本理论

2.2骤然降温边界条件分析

2.3温度应力基本理论

2.4本章小结

3 CFRP加固混凝土箱梁骤然降温温度效应试验

3.1试验方案设计

3.2试验流程

3.4现场参数记录

3.5本章小结

4 CFRP加固混凝土箱梁骤然降温温度场测试及分析

4.1测试仪器

4.2测试方法

4.3测试结果

4.5箱梁竖向温度梯度分析

4.6板件温差分布

4.7本章小结

5CFRP加固混凝土箱梁骤然降温应力场测试及分析

5.1测试仪器

5.2测试方法

5.3测试结果

5.4应力计算

5.5本章小结

6 CFRP加固混凝土箱梁骤然降温数值模拟

6.1有限元模型的建立

6.2温度场分析

6.3实测温度应力与模拟温度应力对比分析

6.4本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

发表的论文

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