表层嵌贴预应力CFRP板条加固钢筋混凝土梁抗弯静力和疲劳性能研究

摘要

随着交通量增大以及环境恶化桥梁承载力出现严重损失退化，为此必须对其进行加固确保其安全性能。由于纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)具有轻质、高强和优良的耐久性能，因此在土木工程中得到了广泛的研究和应用。随着研究的不断深入，研究学者逐渐发现传统的外贴(Externally Bonded，EB)FRP技术难以充分发挥FRP的高强材料性能，且外贴FRP与混凝土界面还易发生剥离。表层嵌贴(Near-Surface-Mounted，NSM)预应力FRP加固技术可以抑制FRP-混凝土剥离，同时预应力FRP可以有效改善原有结构受力状态，提高FRP材料的利用率，嵌贴加固技术还可以为预应力提供锚固，减少机械锚具使用费，具有显著的技术经济优势和广阔的应用前景。目前国内外针对表层嵌贴预应力FRP加固技术的研究工作相对匮乏。 本文进行9片表层嵌贴预应力FRP加固钢筋混凝土梁试件的静载，考察了不同预应力水平、粘结长度和增设无预应力粘结段对加固梁的受力性能和破坏模式的影响，结果表明:1)预应力提高可以极大地改善加固结构的力学性能，提高跨中混凝土开裂和钢筋屈服荷载，但是预应力过大会引起端部剥离破坏导致极限荷载明显降低;2）随着粘结长度提高，试件粘结端部混凝土的开裂荷载、水平裂缝荷载以及极限荷载都会有所增加，并且对其破坏模式也产生明显影响;3）预应力放张端、粘结端部开裂和极限承载力荷载随着无预应力粘结段长度先提高后减小;4）增设无预应力粘结段使得加固梁破坏模式由槽底混凝土剥离破坏转变为保护层混凝土剥离破坏再转变为混凝土压碎。 并在静力试验结果的基础上进行了3片梁的疲劳试验，探究了粘结长度和增设无预应力粘结长度对加固试件疲劳性能和破坏模式的影响，结果表明:1）提高FRP粘结长度和增设无预应力粘结段可以提高加固试件的疲劳寿命;2）疲劳荷载作用下，随着粘结长度增长加固梁的破坏形态由保护层混凝土剥离转变为槽底混凝土剥离破坏，疲劳寿命明显提高;3）增设预应力粘结段加固法可以有效抑制端部混凝土在疲劳荷载作用下开裂，避免端部混凝土剥离破坏发生，大大提高加固梁的疲劳寿命。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究的背景与意义

1．2国内外研究现状

1．2．1表层嵌贴FRP加固技术研究现状

1．2．2预应力表层嵌贴FRP加固技术研究现状

1．2．3表层嵌贴预应力FRP加固技术疲劳性能研究现状

1．2．4剥离破坏防治措施

1．3本文的主要工作

第二章表层嵌贴预应力CFRP加固钢筋混凝土梁试验设计

2．1前言

2．2试验方案

2．2．1试验材料力学性能

2．2．2试件设计

2．2．3试件制作

2．2．4量测方案

2．2．5加载方案

2．3本章小结

第三章表层嵌贴预应力CFRP加固钢筋混凝土梁静力试验及结果分析

3．1前言

3．2试验过程及试验现象

3．2．1试件PRS900-L2000

3．2．2试件PRS900-L1600+2x200

3．2．3试件PRS900-L1400+2x300

3．2．4试件PRS900-L1200+2x400

3．2．5试件RS0-L2000

3．2．6试件PRS900-L2300

3．2．7试件PRS900-L2100+2x100

3．2．8试件PRS900-L1900+2x200

3．2．9试件PRS900-L2500

3．3各影响因素对加固试件静力性能的影响

3．3．1 CFRP预应力水平对试件静力性能的影响

3．3．2粘结长度对加固试件静力性能的影响

3．3．3增设无预应力粘结段对加固试件静力性能的影响

3．4本章小结

第四章表层嵌贴预应力CFRP加固钢筋混凝土梁疲劳试验及结果分析

4．1前言

4．2试验过程及现象

4．2．2试件PRF900-L2300

4．2．3试件PRF900-L1700+2x300

4．3各影响因素对加固试件疲劳性能的影响及分析

4．3．1粘结长度对加固试件疲劳寿命和破坏形态的影响及分析

4．3．2增设无预应力粘结段对加固试件疲劳寿命和破坏形态的影响及分析

4．4本章小结

结论与展望

本文结论

未来的展望

参考文献

致谢

附录(攻读学位期间所发表的学术论文)