预应力高强软钢丝束—复合砂浆抗弯加固性能研究

摘要

国内外混凝土桥梁常见的加固方法主要有:增大截面法，外贴钢板法，粘贴纤维增强复合材料（FRP）法，钢丝束网片-聚合物砂浆加固法，体外预应力加固法等。随着社会经济的高速增长，工程界对结构加固技术提出更多、更高的要求。在不中断结构使用功能的情况下，探索高效、简便、经济实用的混凝土桥梁加固方法，已成为结构加固设计和研究的新课题。
　　 基于体外预应力加固方法，本文提出预应力高强软钢丝束-复合砂浆加固技术，并对其抗弯性能进行研究，该加固技术有以下几方面的优势:(1)能有效地提高梁的抗弯承载力和刚度，较好地控制裂缝发展;(2)每根钢丝束的张拉力相对较小，张拉与锚固简单易行;(3)可在不卸载的情况下，进行加固;(4)材料利用率高。
　　 论文主要研究内容如下:
　　 1.预应力高强软钢丝束-复合砂浆抗弯加固试验研究。包括:(1)材性试验;(2)钢丝束张拉试验，通过试验确定扳手扭力与钢丝束上张拉力之间的计算公式;(3)通过直接加固梁试验和持荷加固梁试验，研究采用该加固技术后梁体的抗弯性能、变形特点及其破坏形态。
　　 2.对预应力高强软钢丝束-复合砂浆加固技术的设计计算进行理论分析，推导加固梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载和开裂刚度、屈服刚度、极限刚度等计算公式。
　　 3.通过MATLAB数值分析程序分析比较钢丝束预应力度、钢丝束面积对加固梁抗弯性能的影响。分析结果表明，数值计算结果与试验结果吻合良好，该程序可以较好的模拟加固混凝土梁的受力和变形等性能。
　　 通过四根梁的试验研究及参数分析，验证了该加固技术的有效性，并提出了相应的理论计算公式。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 桥梁加固的目的与要求

1．3 桥梁加固改造现状

1．3．1 国外桥梁加固改造现状

1．3．2 国内桥梁加固改造现状

1．4 现有桥梁加固方法

1．4．1 被动加固法

1．4．2 主动加固法

1．5 预应力高强软钢丝束-复合砂浆加固技术

1．5．1 相关研究现状

1．5．2 目前存在的主要问题

1．6 本文研究的内容及方法

第2章 加固梁抗弯性能试验研究

2．1 引言

2．2 试验材料

2．2．1 混凝土

2．2．2 复合砂浆

2．2．3 普通钢筋

2．2．4 高强软钢丝束

2．3 锚固装置

2．4 钢丝束张拉试验

2．4．1 试验操作流程

2．4．2 试验结果

2．4．3 试验结论

2．5 抗弯加固试验

2．5．1试件设计与制作

2．5．2 抗弯加固

2．5．3 加载方案

2．5．4 测点布置及测量

2．5．5 试验结果及分析

2．6 小结

第3章 加固梁抗弯计算理论分析

3．1 引言

3．2 计算假定

3．3 材料的本构关系

3．3．1 混凝土

3．3．2 钢筋

3．3．3 预应力钢丝束

3．4 正截面抗弯理论分析

3．4．1 预应力钢丝束超前应变计算

3．4．2 开裂荷载计算

3．4．3 屈服弯矩计算

3．4．4 极限弯矩计算

3．4．5 试验验证

3．5 加固梁刚度分析

3．5．1 预应力钢丝束加固梁挠度计算特点

3．5．2 预应力钢丝束加固梁挠度计算公式

3．5．3 预应力钢丝束加固梁开裂前刚度计算

3．5．4 加固梁开裂至屈服阶段刚度计算

3．5．5 预应力钢丝束加固梁钢筋屈服后刚度计算

3．5．6 试验验证

3．6 小结

第4章 加固梁受弯性能数值分析

4．1 引言

4．2 基本假定

4．3 梁截面分析的相容及平衡方程

4．4 预应力处理

4．5 弯矩-曲率关系

4．5．1 弯矩-曲率关系计算步骤

4．5．2 调整(ε)的数值逼近方法

4．6 荷载-挠度关系

4．7 程序设计框图

4．8 计算结果与试验结果对比分析

4．8 相关参数的影响分析

4．8．1 钢丝束面积对构件性能的影响

4．8．2 钢丝束预应力度对构件性能的影响

4．9 小结

第5章 结论与展望

5．1 工作总结

5．2 结论和成果

5．3 展望及建议

参考文献

致谢

附录A 数值分析程序代码