RC梁的可更换CFRP-钢复合板加固技术

摘要

结构加固是延长结构服役寿命的有效手段之一，目前的加固方法主要有碳纤维（CFRP）板加固和黏贴钢板加固等。这些方法在短期内具有良好的加固效果，但在应对已加固桥梁再次承受连续超载以及加固材料自身性能退化带来的二次风险时很难做到一劳永逸。可更换式加固技术以降低既有桥梁结构全寿命周期成本为宗旨，通过定期更换加固材料弥补传统加固方法的不足，从而极大限度地提高加固对象的剩余承载能力，延长其使用寿命，可更换式加固技术有望为解决超载疲劳加固难题提供新的思路。 本文基于大连理工大学周智课题组提出的可更换加固方法，研制了一套适用于可更换钢板的CFRP-钢复合板用锚具，并将复合锚具应用于加固梁的静载和疲劳试验中，并借助有限元仿真平台对构件进行模拟分析，验证复合加固的加固效果和CFRP-钢复合板用锚具的可行性，本文主要研究内容如下： （1）研制一套可更换钢板的CFRP-钢复合板用锚具。以楔形夹片锚固机理和螺栓抗剪性能为基础，进行了复合锚具的构造设计，通过有限元仿真模拟与理论计算的结合，获得合理的锚具尺寸。然后介绍了复合锚固的安装工艺，并通过锚固性能试验，验证复合锚具的锚固性能可靠，破坏模式合理。 （2）将CFRP-钢复合板用锚具应用于混凝土梁的静力和疲劳试验中，得到梁式结构的静载破坏形态和钢筋拉应变、裂缝宽度以及梁整体变形等力学性能指标随疲劳损伤进程的变化规律，综合分析表明复合锚具在钢筋混凝土梁中应用效果良好且具有抗疲劳性能，复合加固可以很好的提高梁的承载能力，改善梁的受力性能。 （3）通过有限元仿真平台模拟基于CFRP-钢复合板用锚具的复合加固梁的受力情况，并与试验结果进行对比，验证模型的准确性。对复合加固与普通RC梁的疲劳寿命进行模拟预测，验证复合加固形式对梁疲劳寿命的延长有促进作用。

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