CFRP抗弯加固在钢筋混凝土桥梁中的研究与应用

摘要

CFRP复合材料结构加固是当今最引人关注的结构加固技术，由于它与传统的结构加固技术相比，具有高强高效、施工便捷、耐久性及耐腐蚀性好、适用面广、自重轻、不增加结构尺寸等优点，在实际工程中得到广泛的应用。采用CFRP对梁板等抗弯构件的加固是最为常见的加固形式，从实验分析和工程应用后的监测都表明，通过粘贴CFRP可以大大提高构件的极限承载力。但是为了使结构满足适用性、耐久性和安全性，只注意构件的承载力是不够的，很多情况下还需要控制结构的挠度，因此有必要对加固后构件的刚度进行研究；而且对持续荷载作用下进行加固的承载力也需做进一步研究。 虽然国内外有大量对纤维材料加固钢筋混凝土梁后抗弯承载力的试验研究，但这些研究大多是对完好试件(极少部分是预裂梁)加固后进行研究，这与实际差别较大，因此进一步模拟实际结构的受力状况进行加固研究有重要的实际意义。本文通过对已出现裂缝的梁进行CFRP抗弯加固室内和实桥静荷载试验研究，分析构件的抗弯性能。并运用ANSYS计算软件，分析结果与试验结果吻合良好，为研究外贴CFRP对梁的承载力和抗弯刚度的影响及今后旧桥加固设计提供依据，为评价服役结构构件的承载力和挠度打下基础。通过试验和理论研究得出了以下几方面结论： l、梁所承受的初始荷载的大小对加固后梁的极限抗弯承载力影响不大： 2、采用CFRP加固的钢筋混凝土梁的刚度较普通钢筋混凝土梁的刚度有明显提高，纤维布对承受以抗弯为主的构件具有增强刚度、控制挠度的作用： 3、粘贴碳纤维片可有效抑制混凝土的开裂及原有裂缝的扩展，同时粘贴碳纤维后梁底混凝土应变显著降低，可提高结构的耐久性； 4、ANSYS数值分析结果与室内梁加固抗弯试验数据基本吻合，能比较真实反映梁的实际受力情况。

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英文文摘

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第一章绪 论

1.1引言

1.2浙江省钢筋混凝土桥梁存在的耐久性问题

1.3钢筋混凝土桥梁加固技术研究的紧迫性

1.4 CFRP加固钢筋混凝土结构的研究现状

1.4.1国内纤维布加固钢筋混凝土研究状况

1.4.2国外纤维布加固钢筋混凝土研究状况

1.5本文研究的背景和研究内容

第二章CFRP材料及其加固技术

2.1 CFRP在土木工程中的发展与应用

2.1.1 CFRP材料在土木工程中的发展

2.1.2 CFRP材料在土木工程中的应用

2.2碳纤维的分类和力学性能

2.3 CFRP材料特征

2.3.1 CFRP材料优点

2.3.2 CFRP材料缺点及应用中的问题

第三章CFRP加固抗弯试验研究

3.1抗弯试验

3.1.1试件设计与制作

3.1.2加载方案

3.1.3加固方法

3.2试验结果

3.2.1破坏过程与破坏模式

3.2.2特征荷载

3.2.3荷载-挠度关系

3.2.4荷载-应变的关系

3.2.5裂缝形态的变化

3.3小结

第四章ANSYS数值模拟

4.1分析模型

4.2本构关系及破坏准则

4.3分析结果

4.3.1荷载-位移曲线

4.3.2钢筋应变

4.4小结

第五章CFRP加固梁桥实例

5.1主要病害情况调查

5.1.1主要病害情况

5.1.2病害产生的主要原因

5.1.3主梁裂缝分析

5.2试验桥梁概况

5.3加固设计与施工

5.3.1设计计算

5.3.2加固施工

5.4静荷载试验方案

5.4.1测试内容

5.4.2试验荷载效率

5.5荷载试验结果

5.5.1挠度量测结果

5.5.2应变量测结果

5.5.3裂缝宽度变化

5.6小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢