混凝土梁抗剪加固效果监测与评估

摘要

随着交通运输事业的快速发展和桥梁使用年限的增加，在役的预应力混凝土连续箱梁桥普遍存在抗剪承载能力不足、腹板出现斜向开裂的现象，维修加固问题日益突出。聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-ECC:Polyvinyl Alcohol-Engineered Cementitious Composite）加固法是一种新型的混凝土结构加固技术。该加固方法利用纤维混凝土优良的物理力学性能，改善桥梁的受力状况、提高桥梁的耐久性，具有广阔的应用前景。本文基于长标距光纤光栅传感技术，对PVA-ECC在试验梁及实际桥梁中的抗剪加固效果进行监测和分析，对PVA-ECC加固法进行更深入的研究。 本文的主要研究内容及结论如下： （1）对采用PVA-ECC加固的钢筋混凝土梁进行了抗剪试验，试验包括2根对比梁和4根加固梁，研究了原梁配筋率、加固层厚度对加固效果的影响。采用FBG应变传感器实时监测试验梁跨中、剪跨区等部位的应变变化，同时观测试验梁的挠度变化与裂缝开展情况，分析了加固梁极限抗剪承载力及破坏模式。试验结果表明，PVA-ECC加固方法可以有效提高钢筋混凝土梁的抗剪承载能力，最大提高了124%；监测到的数据可以准确反映结构的状态变化，为加固效果的评估提供依据。 （2）采用有限元软件ANSYS建立了试验构件的有限元分析模型，按照试验梁的设计参数进行了非线性分析，研究了原梁配筋率和加固层厚度参数对抗剪加固效果的影响。结果表明，有限元计算结果与试验结果吻合良好，误差最大不超过8%，可以准确的模拟试验梁受力全过程，包括应力应变的分布、裂缝的出现与发展以及极限承载能力等，运用此模型可以对抗剪加固试验进行拓展分析。 （3）以灌云北枢纽C匝道桥PVA-ECC抗剪加固工程为背景，采用分布式长标距光纤光栅传感技术，对桥梁加固前后关键部位的应变变化进行监测，研究了PVA-ECC的实际加固效果；同时建立有限元模型，对加固全过程进行模拟分析。综合结果表明，加固后桥梁各部位的应变响应相比加固前均有不同程度的降低，中跨、边跨跨中的主应力分别降低了24.1%、9.5%，箱室所有腹板的最大拉应力不超过0.7MPa，说明PVA-ECC加固可以有效改善结构的应力水平，提高桥梁的抗剪承载能力；同时也验证了加固方法的有效性以及监测技术的实用性和可靠性。

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