大跨度预应力混凝土结构应力状态监测与安全评估

摘要

预应力混凝土结构中钢绞线的粘结保护方法和应力状态监测一直是工程界亟待解决的问题，而普通的钢绞线及监测手段无法满足以上需求，本文在内嵌FRP智能钢绞线基础上，结合缓粘结技术工艺，开发出一种可取代普通预应力钢绞线直接布设于预应力混凝土结构中的智能部品，即缓粘结预应力智能钢绞线，并对大跨预应力混凝土结构进行了预应力状态监测及安全评估，为结构的预应力状态评价提供了借鉴与参考。主要研究内容包括以下方面:
　　首先，分析了预应力损失影响因素及评价不确定性，提出了以预应力筋应变值作为嵌入监测目标的预应力损失直接监测法代替复杂的分项叠加计算法;分析了不同荷载下预应力混凝土结构应力状态及变形情况，采用预应力筋和混凝土控制截面应力、内力、变形作为工程实际和理论设计对比指标反映预应力设计误差，提出了以正常使用及承载能力状态下预应力混凝土结构实际内力安全系数作为评价依据的安全评估及预警方法。
　　其次，结合内嵌FRP智能钢绞线与缓粘结工艺技术，开发了光纤布里渊型/光纤布拉格光栅型带肋缓粘结预应力智能钢绞线(S-RPSR-OF/FBG)，并研究了其基本力学性能、粘结锚固性能、材料摩阻性能和相关智能监测性能等，分析得出S-RPSR-OF/FBG不仅继承了普通预应力钢绞线轴向抗拉性能强及光纤传感元件对应变和温度的感知性能，而且具有施工简单和安全可靠的缓粘结技术特点，是集受力与传感于一体的新型预应力状态监测智能部品。
　　最后，通过将曲线形和折线形S-RPSR-OF/FBG应用于某甲类剧场建筑大跨度预应力混凝土梁、板预应力监测与安全评估工程中，得到了预应力筋损失分布规律及有效应力时变性特征，分析了预应力损失因素(κ、μ、θand lf)的实际影响效果;计算得出工程实际与理论设计指标误差及实际内力指标安全系数，实现了大跨度预应力混凝土结构的安全评估;并提出了适于工程应用的等效应力计算方法、缓粘结摩擦系数确定法及张拉控制措施，为缓粘结预应力混凝土结构设计与施工提供了参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的理论意义及应用价值

1．1．1 预应力混凝土技术及发展

1．1．2 预应力混凝土结构应力状态

1．2 国内外预应力损失研究现状及发展趋势

1．2．1 预应力损失理论预测法

1．2．2 预应力损失试验分析法

1．2．3 预应力损失原位测试法

1．3 本文研究内容及方法

2 大跨度预应力混凝土结构应力状态与安全评估

2．1 预应力损失影响因素及其不确定性

2．1．1 预应力损失影响因素分析

2．1．2 预应力损失评价不确定性

2．2 预应力混凝土结构安全评估

2．2．1 预应力混凝土结构应力状态分析

2．2．2 基于预应力混凝土结构应力状态的安全评估

2．3 本章小结

3 大跨度预应力混凝土结构的内嵌FRP智能钢绞线监测技术

3．1 内嵌FRP智能钢绞线

3．1．1 内嵌FRP智能钢绞线基本结构

3．1．2 内嵌FRP智能钢绞线监测系统

3．2 结合缓粘结技术工艺的FRP智能钢绞线

3．2．1 缓粘结预应力技术及加工工艺

3．2．2 缓粘结预应力智能钢绞线基本结构

3．2．3 缓粘结预应力智能钢绞线制作工艺

3．2．4 缓粘结预应力智能钢绞线性能

3．3 本章小结

4 大跨度预应力混凝土结构监测与评估工程应用

4．1 工程背景

4．1．1 预应力混凝土结构监测与评估工程概况

4．1．2 预应力混凝土结构监测与评估工程流程设计

4．2 大跨度预应力混凝土结构监测与评估工程实践

4．2．1 工程准备

4．2．2 智能部品铺设及保护

4．2．3 张拉控制及数据采集

4．2．4 质量标准及监测预案

4．3 大跨度预应力混凝土结构监测数据分析与安全评估

4．3．1 工程监测数据分析与对比

4．3．2 预应力混凝土结构安全评估

4．3．3 工程结论与技术探讨

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢