预应力CFRP板加固多跨连续梁桥纵向受力相互影响分析

为研究预应力CFRP板加固多跨连续梁桥各跨纵向受力相互影响关系,本文基于新沐河连续梁桥工程背景,建立了连续梁桥预应力CFRP板加固模型。研究了预应力CFRP板加固多跨连续梁桥跨间的相互影响规律及预应力锚固位置对加固效果的影响规律,最后给出了全桥各跨达到一致加固效果时各跨张拉预应力比值。研究结果表明:多跨连续梁桥预应力CFRP板加固会引起相邻奇数跨挠度增加,相邻偶数跨产生反拱效应,对相邻第二跨后的影响明显减小;相较于简支梁桥,连续梁桥的邻跨对加固效果有削弱抑制的效应,抑制效应与加固跨所在的位置有关;中间跨与其邻跨张拉预应力比值为1∶0.3时能有效减小对邻跨的影响且对加固跨的加固效果影响较小,对桥面的平顺性影响最小。

预应力CFRP加固混凝土梁的预应力体系研究现状

预应力CFRP(含外贴片材与内嵌线材)加固混凝土梁是一种新型的加固方法。近年来,国内外研究人员对预应力CFRP加固混凝土梁进行了很多富有成果的试验和理论研究,但是对可用于加固实际工程的CFRP预应力体系的研究尚不成熟。预应力CFRP加固混凝土梁预应力张拉体系研究方面主要存在实际应用中的可操作性不强,体系加固混凝土构件的有效性等研究不足;预应力CFRP加固混凝土梁预应力锚固体系研究方面主要存在锚具的有效性缺陷、可操作性困难以及预应力损失较大等。对国内外预应力CFRP板加固混凝土梁的最新研究成果进行较为系统的综述与分析,并对将来的发展趋势进行展望。

考虑预应力损失的CFRP布加固钢筋混凝土梁正常使用极限状态可靠度研究

在考虑预应力损失和二次受力的情况下,对预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁,推导了挠度和裂缝宽度的计算公式,并基于改进的蒙特卡罗法和等效线性化方法进行了挠度和裂缝宽度的可靠度计算。可靠度计算结果表明,当预应力损失从500με增加到4000με时,裂缝宽度的可靠指标从7.78减小到0.97;挠度的可靠指标从4.09减小到3.96;预应力损失对裂缝宽度可靠指标的影响更加显著。在未充分卸荷、CFRP布截面面积较小或CFRP布弹性模量较低时,更易加剧裂缝宽度的可靠指标随预应力损失增加而降低的趋势。为防止因预应力损失而影响梁的正常使用,建议采用预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁时,尽可能卸荷;选用CFRP布截面面积时,尚应考虑正常使用阶段的功能要求,可适当增加CFRP布的截面面积;同时为了在正常使用阶段充分发挥CFRP布的高强特性,可选择较高弹性模量的CFRP布。

预应力CFRP布加固钢梁的施工技术研究

在7根预应力碳纤维布加固钢梁试验研究的基础上,研制了一套预应力碳纤维布的张拉设备,并对预应力碳纤维布加固钢梁的施工工艺和技术进行了研究。试验结果表明,设计的预应力碳纤维布张拉设备及施工工艺是有效的,能显著提高被加固钢梁的屈服荷载和抗弯刚度,且屈服荷载的提高幅度与预应力水平相对应,可为实际工程应用提供参考。

预应力CFRP布加固负载混凝土梁受剪性能试验

为研究负载状态下利用预应力碳纤维布加固混凝土梁斜截面受剪性能,根据配箍率的不同制作3组共计12根钢筋混凝土梁,每组选择1根混凝土梁进行单点加载受剪试验,获取极限受剪承载力及裂缝分布等试验数据.对另9根梁预加载至极限受剪承载力的0.4倍,在持荷状态下对试验梁弯剪区段利用预应力碳纤维布加固.完成这9根梁负载加固后的斜截面二次受力受剪承载力试验,在试验数据基础上分析负载加固梁斜截面受剪破坏机理和影响因素.结果表明:采用预应力碳纤维布加固负载混凝土梁斜截面能够抑制斜截面裂缝的产生和发展,增大混凝土受压区高度,提高斜截面受剪承载力.

预应力CFRP加固技术的研究及工程应用

在自主研发的一套预应力CFRP板加固技术的基础上,通过预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的受弯试验,验证了预应力CFRP加固技术的加固效果,并将该技术应用于在役结构的加固,介绍了实际工程加固的设计计算方法及施工工艺。结果表明:预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁能有效改善梁的受力性能,该技术适用于实际加固工程。

侧贴预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯性能的试验研究

采用自主研发的碳纤维增强(CFRP)片材锚具及张拉装置,对8根用CFRP板不同形式加固的钢筋混凝土梁模型试件进行抗弯性能试验,研究预应力碳纤维板侧面加固对被加固钢筋混凝土梁的承载能力、使用阶段变形和裂缝的影响,以及被加固钢筋混凝土梁使用阶段碳纤维板的应力分布和延性。试验结果表明:侧贴预应力碳纤维板加固可明显提高受弯构件开裂荷载及屈服荷载,减小构件使用阶段的变形及裂缝;两端可靠锚固能防止剥离破坏,充分利用材料强度,还能同时改善构件的延性性能。

预应力CFRP布加固混凝土梁不卸载时的受弯性能试验研究

通过5根不卸载的混凝土梁进行预应力CFRP布加固后的荷载试验,主要研究了不同的初始弯矩对构件受弯性能的影响和作用。试验研究表明,初始弯矩的存在使构件的受弯性能明显降低,并且随着初始应力水平的增加,降低作用更加明显。

预应力CFRP板加固混凝土桥梁研究与应用

采用专用的预应力施加机具和锚具对碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber-Reinforced Polymer,以下简称CFRP)板施加了预应力,然后加固混凝土大比例梁,便于开展有关试验研究。在此基础之上,对一简支混凝土T型铁路桥进行了加固,效果较好。

体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯性能试验研究

通过体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁静力试验,研究体外预应力CFRP筋加固梁的受弯性能,包括受力过程、破坏形态、延性及CFRP筋应力增量等,分析张拉控制应力、非预应力配筋率和混凝土强度等级对加固梁受弯性能的影响。结果表明:与未加固梁相比,采用体外预应力CFRP筋加固,能显著提高混凝土梁的受弯承载力、整体刚度和极限变形能力,限制裂缝发展;张拉控制应力和非预应力筋配筋率对加固梁受弯承载力影响较为明显,而混凝土强度等级影响较小。基于试验结果,运用现有体外预应力混凝土结构理论,建立了体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯承载力计算公式,可供实际工程设计参考。

体外CFRP筋加固混凝土梁抗弯性能试验

目的研究体外CFRP筋加固钢筋混凝土简支梁的抗弯性能,探讨体外预应力CFRP筋加固混凝土梁抗弯承载力的计算方法.方法通过对13根体外CFRP筋加固试验梁的静载试验,分析加固梁的破坏形态、裂缝开展、挠度、混凝土应变、体内受拉钢筋和体外CFRP筋应变的变化情况,对比分析各种因素对加固梁极限荷载的影响.结果加载过程中,跨中截面混凝土的平均应变沿梁高基本呈直线分布;当体外CFRP筋弯折角度大于10°时,对梁体抗弯性能不利;随着混凝土强度的提高,加固梁抗弯承载力的提高不明显.对于体内受拉钢筋配筋率较大的梁,采用体外预应力CFRP筋加固效果并不明显.结论体外CFRP筋加固钢筋混凝土梁梁体的平均应变仍符合平截面假定,在实际加固工程中应该考虑带载水平的影响,对于忽略二次效应后的体外预应力CFRP筋加固体系,抗弯承载能力可进行简化计算,简化计算结果与实测结果吻合较好.

预应力CFRP技术在桥梁加固中的应用

以某高速公路立交桥空心板梁边板加固为例,介绍预应力CFRP加固技术的特点、计算及施工工艺。实践表明:应用预应力CFRP加固技术,桥梁结构承载力可满足加固设计要求,且裂缝闭合,恢复部分挠曲变形;可提高构件刚度,桥梁结构的内力分布得到明显改善,取得了满意的综合加固效果。

预应力CFRP加固混凝土结构的研究现状

探讨了碳纤维增强塑料(CFRP)加固混凝土结构的缺陷与不足,提出通过预应力技术克服碳纤维现有加固技术的一些缺陷。介绍了近年来,国内外有关预应力CFRP加固混凝土结构的研究现状。

预应力CFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究

采用电化学快速锈蚀方法在实验室内制作锈蚀钢筋混凝土梁,进行了预应力CFRP加固后的受力性能对比试验,主要研究钢筋锈蚀率对预应力CFRP加固效果的影响。结果表明,预应力CFRP明显减小了加固梁的裂缝宽度和延伸高度,增大了加固梁的抗弯刚度,使其正常使用性能得到显著改善;等量预应力CFRP对不同锈蚀率的加固梁极限承载力的提高效果基本相同,但锈蚀率大的加固梁以CFRP拉断为破坏形态;对CFRP施加预应力可发挥CFRP的高强材料性能。

预应力CFRP板加固混凝土梁的抗弯性能试验

利用自行研制的碳纤维板(CFRP板)及其配套锚具,进行了预应力CFRP板加固混凝土梁的抗弯性能试验,对加固后梁的破坏形态、承载力、挠度等方面进行了对比分析。结果表明,预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁能有效地改善梁的受力性能。

预应力CFRP布加固负载混凝土梁试验

目的开展预应力CFRP布加固负载混凝土梁力学性能的研究,为工程加固提供可靠的理论和实践依据.方法根据截面配筋率的不同设计制作了3组共计12根钢筋混凝土简支梁,每组有1根普通混凝土梁作为对比梁,其余3根均为负载后利用预应力CFRP布加固的试验梁.基于试验数据,开展了预应力CFRP布加固负载混凝土梁力学性能的研究.结果加固试验梁负载水平为正截面极限承载力的40%,持荷状态下采用预应力CFRP布对正截面加固、随后加载至破坏,完成了两点加载弯曲试验,获得12根梁的承载力、变形、裂缝分布状况等方面的试验数据.结论预应力CFRP布加固负载混凝土梁的受弯承载力明显提高,提高幅度与截面纵向钢筋配筋率和CFRP布初始拉应力有关;预应力CFRP布对混凝土梁弯曲裂缝的开展有明显抑制作用.

自锚CFRP预应力控制及梁抗剪加固机理试验研究

采用自行开发的自锁锚具,进行17根钢筋混凝土T梁预应力碳纤维布抗剪加固试验以及碳纤维布预应力施加试验,探讨本锚固系统预应力损失以及纤维布应变与扭矩的关系以及不同加固方案下试件的抗剪承载力、挠度变化曲线、碳纤维布各条带的应变分布,分析剪跨比、预载水平、预应力水平、混凝土强度等因素对构件受剪承载力的影响。研究结果表明:此锚固方法能够有效地为碳纤维布施加预应力,能够解决碳纤维布剥离破坏问题,大幅度提高加固梁开裂荷载和极限荷载;在一定范围内,受剪承载力与剪跨比和混凝土强度呈正相关关系;在建议预应力范围内,受剪承载力随着预应力水平的提高而提高,预应力的存在克服了预载对非预应力纤维布抗剪加固的不利影响。

预应力CFRP板加固混凝土梁研究综述

CFRP板加固混凝土梁是一种新型的加固方法,但该方法存在着CFRP板强度利用率不高、对梁正常使用性能改善不明显等问题。通过对CFRP板施加预应力,不仅可以充分利用CFRP板的强度,还能有效地改善加固梁的受力性能,进一步抑制梁的变形和裂缝的开展。目前国内外已有的研究主要包括预应力CFRP板锚具研究、预应力CFRP板加固混凝土梁试验研究、预应力CFRP板加固混凝土梁非线性有限元分析以及预应力CFRP板加固混凝土梁理论研究等4个方面。对国内外预应力CFRP板加固混凝土梁的最新研究成果进行了较为系统的综述与分析,并对将来的发展趋势进行了展望。

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。

基于弹簧-刚域的预应力CFRP板加固钢梁的ANSYS分析

为进一步研究在预应力碳纤维板加固钢梁的试验中出现的胶层粘结滑移问题,为结构加固工程提供前瞻性意见,在国内外学者对胶层的有限元分析成果的基础上,使用ANSYS有限元分析软件,提出"弹簧-刚域"模型对胶层进行模拟,并进行试验研究,通过对试验现象和结果的分析验证了模型。结果表明,预应力CFRP板加固能在一定程度上提高钢梁刚度,所建立的有限元模型的模拟值与试验值吻合良好,拟合度接近0.9,模型分析方法简单易行,可对其他相似有限元模型的建立有良好的借鉴作用。