预应力CFRP平板式锚具优化设计与应用

针对平板式锚具存在需在混凝土表面开槽、有效行程短、不可重复利用等问题,开展了平板式锚具优化设计与应用研究,提出了一种无须在结构基面设置扣槽,占用空间小、碳纤维增强材料(CFRP)板有效利用长度更长,轻质高强、可重复利用的预应力CFRP平板式锚具。有限元分析表明:在计算荷载作用下,锚具性能满足预应力CFRP加固需要,锚固支座、锚板和锚栓最大应力值分别为133、76、94 MPa,总体应力分布均匀,均小于其屈服强度,最大变形值为0.056、0.024、0.028 mm,保证锚具不先于结构破坏。随着锚栓直径与锚板厚度增大,锚具内部应力与变形均有所改善,其中锚栓直径变化对锚栓与锚板接触部分受力影响较大;锚板厚度对混凝土表面与锚栓接触部分受力影响较大,故建议锚栓直径为18 mm,锚板厚度为20 mm。实际工程应用表明该锚具使用效果良好。

CFRP板加固RC梁预应力损失试验研究

针对目前预应力CFRP板加固RC梁预应力损失大、预应力损失不易控制及预应力张拉工艺复杂等问题,利用自己设计的两套锚固装置对6根RC梁进行预应力CFRP板加固后的预应力损失研究。研究锚具类别、开槽与否和施加预应力大小对加固构件预应力损失的影响。试验结果得知:锚具MJ1比锚具MJ2总预应力损失小;随着张拉预应力的增大总预应力损失增大;与不开槽的锚具相比,开槽嵌入式锚具的总预应力总损失减小;预应力损失分为3种:锚具张拉变形引起的预应力损失、CFRP板与锚具滑移引起的预应力损失、CFRP板应力松弛引起的预应力损失;采用一次超张拉方法可以有效控制预应力损失,锚具MJ1锚固过程中对CFRP板的二次超张拉显著减小了预应力损失。

预应力CFRP板加固在役梁桥性能评估

为评估预应力碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer/plastic, CFRP)板对在役预应力混凝土连续空心板桥的加固效果,采用数值模拟和荷载试验结合的方式,研究预应力CFRP板的加固机理和加固效果。结果表明:预应力CFRP板加固在役预应力混凝土连续空心板桥能改善梁体开裂后的下挠状态,抑制裂缝扩展,提高结构耐久性,但对开裂结构本身的刚度提高效果非常有限;该加固方式不适用于开裂梁体在正常使用状态下的刚度提升需求。

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板加固混凝土桥梁静力试验研究

采用预应力技术加固桥梁结构是目前公认的有效方法,而CFRP板施加预应力的加固技术解决了张拉和锚固技术问题的同时又具有极佳的加固效果。针对采用CFRP预应力板加固的桥梁进行了加固前后结构性能的监测和对比,验证了CFRP预应力板加固效果。相关桥梁加固方案和静载试验过程可供类似工程参考。

预应力CFRP板桥梁加固施工技术研究

在概述预应力CFRP板加固混凝土结构技术原理及技术参数的基础上,以一遭受过往车辆剐蹭的立交匝道桥为例,经过对桥梁结构受力及病害实际的调查,提出在病害小箱梁底部粘贴预应力CFRP板、并在小箱梁端头支点与1/4跨之间粘贴CFRP布和U形压条的维修加固方案;对加固施工技术要点进行分析。最后对预应力现场监测及静力荷载试验过程及结果进行探讨。分析结果表明,预应力CFRP板加固技术能较好地发挥碳纤维材料性能,在提升桥梁结构承载力的同时降低成本,将桥梁施工对桥下交通运行的不利影响降至最低。

预应力CFRP板加固混凝土梁的抗裂性能

预应力碳纤维(CFRP)板加固混凝土梁可以有效地提高梁的抗裂度并减小梁的裂缝宽度,但我国现行规范以及ACI 440.4R-02规范中都没有相关的预应力CFRP板加固混凝土梁的设计条款。通过理论分析,得出了预应力CFRP板加固混凝土梁的抗裂度计算公式;考虑了CFRP板与普通预应力钢筋形状、粘结面等的差异,对我国《混凝土结构设计规范》中有关受弯构件最大裂缝宽度的计算公式进行了修正。基于提出的公式,对预应力CFRP板加固混凝土梁的单调静载试验结果进行计算对比,结果显示吻合良好。

基于宏应变的CFRP板桥梁加固效果快速评估试验研究

为实现在不中断正常交通情况下对既有公路桥梁加固效果进行快速量化评估,本文以预应力CFRP板加固空心板足尺梁为试验对象,基于长标距光纤光栅应变传感技术,推导了移动车辆荷载下简支梁桥长标距应变影响线计算公式;在此基础上,研究了预应力CFRP板加固桥梁前后长标距应变影响线的表现特征,提出了基于移动车辆荷载下长标距应变时程面积包络线的桥梁加固效果评估指标;开展了预应力CFRP板加固空心板梁足尺试验研究,并对其加固效果进行了快速评估与监测。试验结果表明:基于移动车辆荷载下的桥梁长标距应变影响线能够有效地评估预应力CFRP板桥梁加固效果,长标距应变时程面积随着CFRP板预应力水平的增加而减小,通过评估分析得到本次加固试验中桥梁加固效果分别为7.07%、6.90%。

预应力CFRP板加固钢板受拉疲劳性能试验研究

为较好地预测预应力碳纤维材料(CFRP)板加固钢结构的疲劳性能,采用考虑有效应力强度因子幅的Pairs公式,分析了粘贴预应力CFRP板加固钢板的疲劳裂纹扩展行为.通过粘贴CFRP板的含中心孔的预制裂纹钢板的疲劳试验,分析了应力比、CFRP板刚度、预应力及粘结胶性能等因素对疲劳裂纹扩展的影响.试验结果表明:加固后结构的疲劳寿命提高16倍以上,疲劳寿命的理论分析结果偏于保守;预应力是疲劳寿命的主要影响因素,而CFRP板和粘结胶性能的影响有限;应力比对疲劳寿命的影响很大,因此,对交通荷载的正确预估是加固能否取得成功的基础.

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板加固钢梁的承载力及预应力损失分析

在CFRP板对钢梁的加固工程中,通常采用预应力FRP技术和梁反拱预应力技术来充分发挥CFRP板高强度的性能。文章通过对采用这两种预应力技术的CFRP板加固钢梁(或混凝土—钢组合梁)进行受力分析,推导了计算加固钢梁弹性抗弯承载力的方法,并给出了计算承载力及所需CFRP截面面积的计算公式,计算中考虑了加固前负载的作用;提出了两种预应力法的有效预应力和预应力损失的计算方法;通过算例,讨论了各项参数对抗弯承载力及预应力损失的影响。研究结果表明,采用预应力加固技术比无预应力加固技术更进一步地提高了梁的承载力;两种预应力方法的预应力损失率是相同的;并且预应力损失率不随预应力大小而改变,仅受截面尺寸和材料性能的影响。

有粘结预应力CFRP板加固混凝土梁预应力损失研究

针对目前预应力CFRP板锚具系统锚固可靠性差、加固工艺复杂、预应力损失大等问题,采用自主研发的两套锚固张拉系统对6根混凝土梁进行有粘结预应力碳纤维板张拉试验。研究锚具种类、锚固方式和预应力水平对试件加固过程中预应力损失的影响。试验结果表明:锚具1比锚具2预应力总损失率小;随着预应力水平的提高预应力总损失率增大;同不开槽的锚具相比,开槽嵌入式锚具预应力总损失率较小。总结得知预应力损失主要为两种:锚具变形及CFRP板与锚具之间滑移引起的预应力损失、碳纤维板应力松弛引起的预应力损失。

预应力CFRP板加固钢梁抗弯疲劳试验研究

首先,采用修正的Pairs公式分析粘贴预应力CFRP板加固的钢构件的疲劳裂纹扩展行为。然后通过粘贴CFRP板的预制裂纹钢梁4点弯曲进行疲劳试验研究,最后基于阻止裂纹扩展的角度提出一种初步估计加固所需预应力大小的简化计算和设计方法。结果表明,粘贴预应力CFRP板对钢梁疲劳寿命的影响很大,与预制裂纹阶段比寿命提高最高可达10倍以上。不同的预制裂纹,同样的加固措施效果差别可达10倍。采用后张法施加预应力效果很好,锚固装置可以实时控制有效预应力,且预应力损失很小。

预应力CFRP板加固RC梁变形性能试验

为了研究采用预应力CFRP板加固后的混凝土梁的变形性能,制作了5根混凝土试验梁,并对其进行静载试验;对其中的4根梁采用了预应力CFRP板进行加固,研究加固梁在正常使用阶段混凝土梁裂缝、挠度随荷载的变化.结果表明:试验梁的特征荷载在采用了预应力CFRP板进行加固后有了明显的提高,并且张拉CFRP板的预应力水平越高,特征荷载提高越大;采用预应力CFRP板进行加固的混凝土梁对抑制混凝土梁裂缝有明显的效果,且张拉CFRP板预应力水平越高,则抑制效果越明显;试验梁采用预应力CFRP板进行加固后,刚度增加明显,挠度明显减小.

预应力CFRP板加固混凝土组合箱梁施工技术

为了加固桥梁上部承重构件,改善桥梁承载能力,利用预应力CFRP板加固法,对汾灌高速新沭河大桥进行CFRP板加固设计,对施工工艺流程进行分析,并对施工准备、锚具安装、加固部位涂刷底胶、张拉与粘贴预应力CFRP板的具体方法以及表面防护等作出详细说明,以期为类似加固工程设计与施工提供借鉴与参考。

预应力CFRP板加固钢板受拉试验研究

文章对预应力CFRP板双面加固钢板的轴心受拉静力行为进行了试验研究,首先采用一维线弹性理论和三维空间单元有限元模型分析预应力CFRP板双面加固钢板的轴心受拉应力分布,然后对粘贴不同预应力水平CFRP板的加固试件进行轴心受拉试验。结果表明:施加机械锚固装置后,钢板应力水平有很大降低,承载能力相应有很大提高,但刚度提高不大,而且机械锚固装置对保持高承载能力是必须的,应力分布理论值与试验值吻合得很好。试验中还观察到CFRP板高应力条件下很小的蠕变和预应力偏心作用所导致的弯曲应力。短期预应力损失主要由弹性压缩产生,循环荷载下的预应力损失很小。因此总预应力损失可简化计算为短期损失乘以一个安全系数。

小箱梁预应力CFRP板加固前后荷载试验对比

为了研究预应力CFRP板加固桥梁在荷载作用下的工作性能,在加固前对桥梁进行荷载试验,然后进行预应力CFRP板加固。加固后再次进行荷载试验,结果表明,未开裂截面应变减少7%,开裂截面裂缝宽度明显减小,挠度减小5%~8%,未能提高结构的整体刚度。

预应力CFRP板加固混凝土桥梁的研究进程

当前碳化纤维增强复合材料(CFRP)已经广泛的运用于加固混凝土桥梁领域中。预应力CFRP充分利用CFRP板高强度的特点,有效改善被加固桥梁的受力性能,整体刚度也有所提升,且疲劳性能良好。针对现有的预应力CFRP板加固混凝土桥梁试验、锚固系统、抗弯性能、疲劳性能等4个部分的现状进行讨论,探讨了现阶段预应力CFRP板加固混凝土试验、锚固系统和疲劳性能研究的优点与不足,继而提出可进一步深入研究的新观点。

基于宏应变监测的CFRP板桥梁加固预应力评估理论研究

为实现对预应力CFRP板桥梁加固初期和后期预应力损失进行快速监测评估,采用新型分布式监测手段,推导了桥梁结构在端锚全粘贴预应力CFRP板加固后的梁底混凝土的长标距应变数值求解方法,并在此基础上提出了静、动态预应力CFRP板的预应力损失监测评估指标;然后通过数值算例,建立了精细化预应力CFRP板加固多片小箱梁的三维数值分析模型,研究不同车辆参数和不同预应力加固水平对上述静、动预应力损失评估方法精度的影响。研究结果表明:各预应力损失工况下静态预应力损失评估方法误差小于2.0%,动态预应力损失评估方法误差小于2.8%,证明所提方法的准确性和理论可行性,为相关试验研究奠定理论基础。

预应力CFRP板加固老化损伤RC简支梁桥研究

外贴预应力CFRP板加固砼结构技术越来越多地被运用在桥梁工程中,但该项技术在实际工程中的应用还不够成熟。文中介绍了该技术在一座服役40多年的老化损伤简支梁桥加固中的应用,并对该桥加固前后进行荷载试验,通过试验结果对比分析,对加固效果进行了评定。