预应力CFRP板加固RC梁抗弯性能及尺寸效应试验研究

摘要

随着我国经济的快速发展和交通运输需求的不断提高，国家在交通建设方面投入了大量的资金。但由于服役过程中病危桥的数量不断增大，桥梁维修和加固的任务日益繁重。在此背景下，对桥梁进行安全有效的维修加固使病危桥恢复承载能力和通行能力，延长其使用寿命，使其能继续为交通运输和现代化建设服务具有重大意义和经济价值。预应力CFRP板（碳纤维板）加固技术能充分利用CFRP板的高强性能，能很好的改善被加固受弯构件在使用阶段的受力性能，是近些年桥梁加固研究和应用的热点与重点。在已有的预应力CFRP板加固试验研究中采用的构件尺寸偏小，其研究成果并不能很好的指导工程实践。因此，开展对预应力CFRP板加固RC梁抗弯性能及尺寸效应的试验研究具有极大的工程实用价值和重要的科学意义。
　　本文共制作了6根小尺寸矩形RC梁和3根大尺寸T形RC梁。采用力卡预应力加固系统对其进行预应力加固试验，研究了预应力CFRP板加固对RC梁抗弯性能的影响和试件尺寸效应对加固效果的影响，并对其承载力理论值进行了计算。主要研究内容和结论包括：
　　（1）通过对试验梁的静载试验，研究了加固梁的剥离破坏模式、承载力、刚度、变形等特性。并对比分析了预应力粘贴CFRP板加固与非预应力粘贴CFRP板加固的性能差异。结果表明：采用预应力粘贴CFRP板加固可以显著提高RC的梁抗弯性能。与非预应力粘贴CFRP板加固相比，预应力粘贴CFRP板加固能使CFRP板的高强性能得以充分发挥和利用，延缓构件开裂，减小变形，提高承载力和刚度等。
　　（2）通过对比小尺寸矩形梁和大尺寸T梁的预应力加固效果，研究了尺寸效应对预应力加固效果的影响；通过对试验梁进行不同预应力水平的加固试验，研究施加预应力大小对加固效果的影响。研究表明：尺寸效应对CFRP板剥离的破坏模式有影响。大尺寸构件的剥离均发生在钢筋屈服后，且两端分先后两次剥离后CFRP板才完全剥离，呈现明显的规律性；对试件施加的初始预应力水平越大，对试件抗弯性能的提高效果越明显，对碳板的最终利用率也越大。
　　（3）对于预应力粘贴CFRP板加固的试件，CFRP板和混凝土间的胶层对试件早期刚度的提高起到了很有利的作用，胶层提高了CFRP板与被加固试件的整体性和协同性能。
　　（4）通过理论分析，给出了预应力粘贴CFRP板加固RC梁破坏模式的判断方法，并对预应力加固梁的开裂荷载和极限荷载进行了理论分析，理论计算得到的理论计算值与静载试验得到的试验值吻合良好。

目录

第一章 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

第二章 试验概况与预应力张拉

2.1 试件设计

2.2 材料的物理力学性能

2.3 试件制作

2.4 试验方案

2.5 CFRP板预应力张拉试验

2.6 本章小结

第三章 预应力CFRP板加固小尺寸矩形梁试验研究

3.1 试验现象

3.2 试验结果与分析

3.3 本章小结

第四章 预应力CFRP板加固大尺寸T形梁试验研究

4.1 试验现象及破坏形态

4.2 试验结果及分析

4.3 本章小结

第五章 预应力CFRP板加固RC梁理论分析

5.1 预应力CFRP板加固RC梁的开裂荷载计算

5.2 预应力CFRP板加固RC梁的极限荷载计算

5.3 试验结果与理论分析比较

5.4 本章小结

结论与展望

（一）结论

（二）展望

参考文献

声明

致谢