預應力纖維片材加固混凝土梁抗彎性能研究.pdf

1、由于很多人為的或自然的因素，大量橋梁、房屋等土木工程結構急需加固和修復。外貼輕質(zhì)、高強、耐腐蝕的纖維增強聚合物(FRP)片材加固技術應用漸廣，但該技術對結構正常使用階段性能改善有限，且片材強度利用率較低。在教育部博士點基金和鐵道部科技研究開發(fā)計劃資助下，本文結合纖維加固技術和體外預應力技術的優(yōu)點，采用預張纖維片材對鋼筋混凝土梁進行加固，開展了相關的試驗研究和理論分析。主要內(nèi)容和成果如下： 1、對外貼預應力玻璃纖維(GFRP)板加

2、固混凝土梁進行了試驗研究，探討了預應力水平和混凝土強度等參數(shù)對加固梁彎曲性能的影響；推導了預應力放張時GFRP板中正應力、膠層剪應力、跨中片材有效預應力以及混凝土梁反拱等計算表達式；對加固梁開裂彎矩、屈服彎矩及極限彎矩進行了分析；上述公式的計算值與試驗結果符合良好。 2、針對外貼預應力片材加固易發(fā)生剝離破壞的缺點，采用端部帶機械錨固的預應力碳纖維(CFRP)板對鐵路橋梁大比例等效模型進行加固，重點考察了片材有、無粘結和梁上有、無

3、初始荷載等因素對預應力加固梁性能的影響。試驗結果表明，預應力片材加固可顯著提高混凝土梁的開裂荷載、屈服荷載；負載下無粘結預應力加固梁的位移延性略低于相同初載下有粘結預應力加固梁的延性；對于無粘結預應力加固梁而言，無初載的預應力加固梁的位移延性要略優(yōu)于負載時預應力加固梁。 3、對預應力加固梁受荷全過程進行了非線性分析，編制了相應的計算程序，其結果與試驗實測值和通用軟件三維有限元分析結果吻合良好。通過數(shù)值分析考察了預應力水平、片材截

4、面面積、加固梁混凝土強度、配筋率及既有荷載等參數(shù)對加固效果的影響。結果表明，梁內(nèi)原有鋼筋截面面積對體外預應力梁的受力性能影響最為顯著，原配筋率越大(在適筋范圍內(nèi))，梁的極限承載力越高，但加固效果越不明顯；對體外預應力加固梁來講，保持其它參數(shù)不變，增加片材的張拉應力或片材截面面積，梁的破壞荷載均有明顯增大。 4、對預應力片材加固梁的預應力損失進行了探討，測試了短期預應力損失，給出了各項損失的估算方法。 5、推導了有粘結預應

5、力片材加固負載梁承載力計算公式；分別基于粘結折減系數(shù)和等效變形區(qū)長度的概念，對無粘結鋼筋混凝土梁的有關公式進行修正，給出了體外預應力片材局部加固梁中預應力片材應力增量計算式；提出了不同破壞形態(tài)下體外預應力片材局部加固梁的正截面承載力計算公式，并進一步對體外無粘結預應力片材局部加固梁的設計方法進行了研究，提出了錨具至支座的最大距離表達式，以確保破壞發(fā)生在加固區(qū)。 6、正常使用狀態(tài)下，考慮體外無粘結預應力片材的二次效應，推導了體外預