混凝土梁式桥CFRP片材加固机理及庆虹桥加固方案研究

摘要

桥梁结构在外界多种因素的作用下，随时间的变化会产生一定破坏，从而导致桥梁的承载能力降低，严重消弱了桥梁的使用寿命，危及车辆行驶及行人的安全，特别是一些大型桥梁的损坏给国家带来巨大的经济损失，我国早期修建的桥梁大部分都出现了不同程度的破坏，应此对危桥的加固在我国桥梁工程中占用重要地位。桥梁加固的方法有多种，如增大截面法、增加预应力法、外贴钢板法等。CFRP加固混凝土桥梁结构是一项新的应用外粘高性能复合材料加固结构的技术，具有多种优点，在国外桥梁加固中被广泛应用，近几年才开始在我国桥梁加固中开始应用，对加固桥梁的理论研究较少，本文基于国内外关于CFRP片材加固混凝土梁的试验研究，对加固结构中CFRP的应力、应变分布规律进行分析，在此基础上总结了CFRP加固混凝土桥梁的端部应力集中、剥离破坏等主要的破坏形式，分析了加固后的桥梁在车辆动荷载作用下端部应力的变化规律。推导出CFRP厚度与极限弯距的关系，提出了采用CFRP片材加固混凝土桥梁结构的抗弯、抗剪的承载力计算公式，采用文中的设计方法对实际工程进行加固设计，制定详细的施工方案，采用ADINA软件对设计方案进行数值模拟，模拟表明文中采用的理论和设计方法可在预应力混凝土梁桥加固中应用。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1我国桥梁主要存在的问题及主要的加固方法

1.2国内外CFRP加固桥梁的发展情况

1.3本论文研究内容

2 CFRP片材的物理力学性能

2.1高强度及高模量

2.2抗疲劳性能

2.3 CFRP的持时性

2.4耐久性

2.5本章小结

3 CFRP加固桥梁组合结构性能分析

3.1加固桥梁的组合结构概念

3.2粘结剪应力分布分析

3.3 CFRP布应变分布分析

3.4本章小结

4 CFRP破坏形态分析

4.1粘贴界面的剪应力集中分析

4.2 CFRP加固混凝土梁的正应力剥离破坏分析

4.3极限状态的确定

4.4本章小结

5桥梁动力学特性对CFRP布加固的影响

5.1桥梁振动基本模型

5.2简支梁桥模型解

5.3桥梁振动对CFRP加固的影响

5.4本章小结

6 CFRP加固桥梁结构正截面抗弯计算

6.1正截面抗弯计算假定

6.2加固梁的工作阶段

6.3 CFRP滞后应变εcf0的计算

6.4极限弯矩的确定

6.5 CFRP厚度对极限弯距得影响

6.6本章小结

7 CFRP加固混凝土桥梁结构抗弯设计方法

7.1设计原则

7.2极限状态设计方法

7.3结构加固前的强度值

7.4结构加固后的强度值

7.5加固梁的工作荷载

7.6 CFRP尺寸的确定

7.7截面剪应力验算

7.8本章小结

8 CFRP加固庆虹桥的应用设计

8.1工程概况

8.2加固设计

8.3施工方案设计

8.4加固结构自重安全性验算

8.5动载对加固后桥梁的影响

8.6本章小结

9 ADI NA数值模拟桥梁加固情况

9.1材料模型定义

9.2定义物理条件

9.3网格单元划分

9.4加固后桥梁模态分析

9.5标准荷载挠度分析

9.6应力集中分析

9.7本章小结

结论

致谢

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参考文献