低预应力CFRP板加固RC梁模型试验研究

为研究低预应力CFRP加固RC梁的力学性能,设计进行了CFRP加固方法的对比模型梁试验。通过对直接粘贴、机械张拉粘贴锚固成为低应力CFRP板及粘贴加热伸长后回缩成为低预应力CFRP板这3种方法,将同规格的CFRP板粘贴在混凝土试验梁表面,通过分级加载试验,获得不同施工方法的CFRP板加固后开裂荷载、极限荷载、裂缝发展及荷载-挠度曲线等。试验结果表明:3种施工方法下进行机械张拉低预应力CFRP板加固对原梁抗剪承载力性能提高较大。在正常使用阶段,机械张拉低预应力CFRP板加固梁和加热张拉低预应力CFRP板加固梁出现斜裂缝的荷载等级高于直接粘贴CFRP加固梁出现斜裂缝的荷载等级。机械张拉低预应力CFRP板加固梁和加热张拉低预应力CFRP板加固梁产生的裂缝宽度小于直接粘贴CFRP板加固梁产生的裂缝宽度。相对最明显的是机械张拉低预应力CFRP板,裂缝一直维持在较低水平。粘贴锚固的低预应力CFRP加固方式操作相对简单,可应用于桥梁维修或拆除前临时加固工程等。

粘贴钢板加固竖向开裂T梁加固效果评价

为研究粘贴钢板对竖向开裂预应力混凝土T梁的加固效果,通过破坏性试验研究2片20 m预应力混凝土竖向开裂T梁的受力性能。分别从裂缝、位移、应变等方面对加固效果进行评价。结果表明:竖向开裂T梁的结构安全储备不足,但相比于未加固梁,通过粘贴钢板加固,开裂后的刚度提升了33.2%,屈服荷载和极限承载力分别提升了34.7%、52.9%;减少了33.7%的裂缝产生与扩展;并且在混凝土进入软化阶段前,钢板与结构的协同受力能力优异。可见,粘贴钢板加固预应力混凝土竖向开裂T梁的加固效果优异。

钢筋混凝土过渡墩盖梁开裂成因分析及加固处治

G42沪蓉高速公路湖北省境内某大桥全长668.04 m,全宽24.5 m。上构预应力混凝土T梁采用先简支后结构连续,下构桥墩盖梁横桥向长10.90 m,顺桥向宽2.20 m,悬臂长度1.75 m。19号桥墩盖梁由于混凝土保护层厚度偏厚,混凝土浇筑养生质量不佳,导致盖梁的两侧立面、底面均出现了网状裂缝,裂缝宽度超限且数量多,同时盖梁顶面出现了一条贯通的横向裂缝。结合工程实例,介绍了该桥墩盖梁加固采用的张拉预应力碳纤维板法、张拉预应力钢筋法、粘贴钢板法等加固方法。

预应力碳纤维板加固重载铁路T梁的效果研究

随着部分货运铁路扩能改造为重载运输铁路,在役钢筋混凝土桥梁不仅承受重载列车的大轴重,同时,列车加载次数也显著增加,极大地影响了桥梁的正常使用功能,导致梁出现开裂、钢筋锈蚀等病害,因此,需要采用加固技术来合理提升梁的承载能力和适应性。以一孔运营了20年的跨径12 m在役钢筋混凝土T梁为研究对象,选择其中1片未加固T梁开展静力加载弯曲破坏试验,探讨在役钢筋混凝土T梁在不同荷载作用下的损伤演化规律;同时对另1片梁通过在梁底张拉5块预应力碳纤维板进行加固并开展弯曲破坏试验,对加固效果进行验证;通过理论计算及现场试验探究试验梁加固前后在不同等级荷载作用下的钢筋应力、裂缝和变形发展规律。研究结果表明:采用体外预应力碳纤维板加固后,在役钢筋混凝土T梁的梁体刚度得到有效提高;虽然采用预应力碳纤维板加固无法提高梁体的抗裂性能,但对于梁上已产生的裂缝发展起到了有效控制,提高了构件的使用性能;在最不利列车荷载作用下,梁体混凝土及钢筋应力分别下降24.15%、47.68%,裂缝宽度下降66.68%、跨中挠度下降16.31%,且计算结果与试验结果基本一致,加固效果显著,能够满足运营需求。

CFRP板加固H型钢梁抗弯承载力计算方法

为进一步研究碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固H型钢梁的抗弯承载力计算方法,在现有的理论公式推导基础上,以H型钢受拉翼缘达到屈服强度为标准,采用叠加法对加固钢梁在弹性工作阶段的屈服弯矩进行推导,得到CFRP板加固H型钢梁抗弯承载力计算公式。将已有文献的试验数据与推导的公式计算值进行对比分析的结果表明,公式计算结果与试验结果基本吻合。本文推导的计算公式可以为非预应力CFRP材料加固钢梁抗弯承载力计算提供一定的参考。

预应力碳纤维板加固锈损钢梁抗弯性能试验研究

通过碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composites,CFRP)加固锈损钢梁抗弯性能试验,研究不同预应力度CFRP板对锈损钢梁破坏模式及抗弯承载力的影响,揭示CFRP板加固锈损钢梁受拉区对提升其正截面承载力的作用机理,探讨CFRP板加固锈损钢梁界面粘结应力分布规律.结果表明:试件破坏模式均为跨中粘结界面剪切破坏后CFRP板的撕裂,且CFRP板断裂位置大多在加载点.锈损钢梁破坏后CFRP板产生5~10 mm的纵向滑移.粘结剪应力主要分布在CFRP板端部区域,且剪应力最大值在加载点处.15%f u预应力水平CFRP板可以将锈损钢梁承载力提升23.26%,达到未锈蚀状态时的承载力,同时提高CFRP板的利用率高达71.59%.

锚固方法和预应力水平对CFRP板加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响

为了研究端部锚固方法和预应力水平对碳纤维复合材料(CFRP)板加固钢筋混凝土(RC)梁抗弯性能的影响,进行了6根大尺寸T梁抗弯试验,对失效模式、荷载-挠度曲线、特征荷载、CFRP板强度利用率及延性等指标进行分析。结果表明:锚固方法对RC梁的极限荷载有显著影响,但对开裂荷载和屈服荷载基本没有影响;当预应力水平从0提高到0.5,失效模式从混凝土压碎转变为CFRP拉断,开裂荷载和屈服荷载比未加固试件分别提高了75.0%~237.5%和13.6%~50.9%;极限荷载在混凝土压碎模式下随预应力水平的提高而提高,但在CFRP拉断模式下受预应力水平的影响很小;可靠的端部锚固可提高极限荷载下CFRP的利用率,但施加预应力能明显提高整个受力阶段CFRP的利用率。

南疆铁路大桥病害梁更换方案研究

天津港南疆铁路大桥与海滨高速公路交叉处,由于该处梁体多次受到撞击而损伤,梁部强度和刚度已无法满足重载列车的通行要求,严重影响铁路运营安全,亟需更换。以此项目为依托,详细对比了RPC简支T梁、钢板梁和预应力混凝土箱梁三种方案,全面分析各方案的结构形式、施工方案、工程投资及优缺点,通过对比分析最终给出推荐方案,为同类桥梁更换项目开展提供一定借鉴。

大跨无预应力波形钢腹板组合连续梁桥设计关键技术

传统的波形钢腹板组合梁现场作业及施工难度较大,底板混凝土的浇筑质量难以得到保证,且该类型的较大跨度梁桥多设置体外预应力,增加了桥梁建成后的管理养护成本。因此,以某座在建的装配式无预应力波形钢腹板-平钢底板钢混组合连续梁桥为工程背景,分析其所采用的预制拼装桥面板的构造特点,以及无预应力的施工方法,并通过采用MIDAS Civil软件,建立空间杆系有限元模型模拟实际施工过程的方法,分析该结构主要施工阶段的受力性能。分析结果表明:对负弯矩区段的桥面板施加预压力,可以减小该区域桥面板的拉应力,使其处于受压状态;在各施工工况下,钢箱梁和桥面板应力、波形钢腹板抗剪承载力以及屈曲临界应力均满足规范要求。

某高层办公楼扁梁大板结构设计

某高层办公楼塔楼楼板平面跨度12.7~13.5 m,通过结构平面布置多方案对比,选用受力简洁明确的扁梁单向板平面布置方案,创造性地提出了管线跨越安装措施,有效解决了扁梁对管线安装的影响;针对大跨度楼板导致的边梁扭转效应大的问题,采取预应力措施减小楼板挠度,从而减小边梁扭矩,合理控制边梁截面,取得了较好的经济和安全效果,为类似建筑提供参考。

预应力碳纤维板加固受弯构件的疲劳性能研究

预应力碳纤维片材加固混凝土结构是碳纤维加固的重要研究方向,国内外学者已经进行大量研究,但目前关于预应力碳纤维片材加固受弯构件的疲劳性能的试验研究很少,对加固构件疲劳破坏机理也存在认识分歧。针对已有疲劳试验研究的不足,进行7根大比例T形试件的试验研究,比较分析不同加固方式产生的构件疲劳性能差异,初步研究黏结树脂疲劳强度以及碳纤维板剥离对构件疲劳寿命的影响。试验结果表明:与非预应力碳纤维板加固相比,预应力碳纤维板加固显著降低钢筋应力,提高构件的疲劳性能;非预应力碳纤维板加固构件在钢筋疲劳断裂之前树脂先产生黏结疲劳破坏从而引起碳纤维板剥离;黏结剥离致使钢筋承担应力增大,从而减少构件的疲劳寿命。

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。

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁施工工艺及试验研究

在研究已有的预应力CFRP片材加固施工工艺的基础上,利用自主研发的一套预应力CFRP板张拉设备,对6根预应力CFRP板加固混凝土梁进行抗弯试验,介绍预应力CFRP板加固混凝土梁的施工方法和端锚预应力加固技术的关键工艺,可为实际工程应用提供参考。

预应力碳纤维板加固混凝土梁抗弯承载力设计计算方法

在确定预应力碳纤维板加固混凝土梁极限状态的基础上,分别给出预应力碳纤维板在梁底面粘贴和梁两侧粘贴进行加固时的设计计算方法。算例表明:该方法同非预应力加固方法相比可有效提高其抗弯强度及刚度,同时可减少碳纤维用量、节省工程总造价。

预应力碳纤维板加固T梁的试验与理论研究

针对已有研究成果中试件尺寸偏小的不足,对3根预应力碳纤维板加固的大尺寸T形受弯构件实施静力破坏试验,并比较预应力加固与传统加固两种加固方式的技术效果,考察预应力技术对碳纤维加固效率的影响,分析采用预应力碳纤维加固对构件截面性能的影响,在此基础上推导及提出预应力碳纤维加固受弯构件的界限补强率以及极限承载力的计算公式。试验结果表明:预应力碳纤维加固可显著地提高受弯构件的承载能力,有效增大碳纤维材料的强度利用效率,改善构件的正截面应力分布,从而使构件具有较传统加固技术更优越的受力性能。

预应力混凝土梁板在桥下空间火灾时的温度场与预应力筋松弛研究

通过对预应力梁板在桥下空间火灾情况下的结构温度进行模型试验和数值模拟,获得了桥梁结构在火灾下和火灾后的瞬态温度场。基于该温度场,利用预应力钢筋高温蠕变的分析方法,进一步研究了梁板内钢束的预应力损失情况。实验研究与数值模拟表明:(1)桥下火灾时混凝土桥梁结构内部温度的变化时间远大于火灾时间,因此热-结构响应的分析时间应覆盖整个温度变化过程;(2)混凝土桥梁结构内的温度远小于火场温度,混凝土保护层对主筋(束)的强度和弹性模量有较好的抗火保护作用;(3)火灾后梁板预应力钢束将出现预应力损失,火场温度越高,预应力损失越大。可以在火灾时间与火场温度调查的基础上,分析火灾后的预应力损失,从而为灾后桥梁性能评估打下基础。

预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的延性设计方法

在4根预应力CFRP板加固混凝土梁试验研究的基础上,通过平截面假定以及材料应力应变本构关系进行推导,提出根据确定的目标延性系数反算CFRP板加固面积或初始张拉控制应力的计算方法。计算结果与试验结果比较,计算方法具有良好的适用性,可为实际工程中进行预应力CFRP板加固混凝土梁设计提供参考。

预应力梁板体系的空间分析及有效翼缘宽度

结合一实际工程 ,建立了较精确的有限元模型 ,对有粘结预应力梁板柱体系进行空间分析 ,得出了结构的应力分布 ,并与现场实测结果进行了比较 ,两者吻合较好。按静力等效原理着重讨论了预应力梁支座截面和跨中截面有效翼缘宽度的合理取值 ,结果表明 ,预应力梁的有效翼缘宽度与结构受力的类型密切相关 ,在预应力等效轴向力作用下比等效横向力和等效集中弯矩作用下梁有效翼缘宽度大许多。另外还值得注意的是 ,在预应力等效荷载作用下 ,采用等代空间框架法分析将无法反映跨中截面板面的拉应力峰值。

粘钢-体外预应力综合加固T梁的结构特性研究

为研究粘钢-体外预应力综合加固法加固的T梁的受力特性,采用粘钢加固、体外预应力筋加固、粘钢-体外预应力综合加固法加固混凝土T梁,对比3种加固方法加固下T梁的结构刚度、裂缝宽度和极限承载力等结构特性,采用有限元进一步分析加固后梁的结构特性,并根据结果提出综合加固法加固下T梁承载力建议计算公式。研究表明,粘钢-体外预应力综合加固法加固的T梁具有良好的结构受力性能。

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。