预应力碳纤维布与钢板复合加固混凝土受弯构件

为提高碳纤维布利用程度,改善被加固混凝土受弯构件的受力性能,提出采用粘贴预应力碳纤维布和粘贴钢板复合加固技术.简单介绍了对碳纤维布具有张拉与锚固功能的新型"拉锚一体化"技术和机具,对5根不同加固情况的混凝土梁进行静力加载试验,观察、分析了不同加固情况构件的破坏过程、正截面受弯承载力、荷载-挠度曲线、裂缝开展情况及破坏现象,分析这种复合加固方法的受力特点以及所加固梁的受力性能,提出了具有一定工程实用价值的技术方法与建议.

钢框架结构的钢-混凝土组合加固法及其工程应用

某钢框架桁架梁和工字型钢柱的承载能力不足,需要对其进行加固,原工程方案是在桁架梁两侧增焊槽钢,工字型钢柱四周增焊角钢,为了减少用钢量以及降低施工难度,新方案是在压型钢板与钢梁接触部位进行钢板开洞,并在桁架梁上翼缘顶部增焊抗剪螺栓,同时浇筑混凝土并配筋,达到组合梁的受力效果;钢柱的加固是采取外包混凝土进行加强。在有限元设计软件Midas中,验算了施工阶段纯钢桁架梁的承载力,提取了使用阶段最不利组合下组合梁、钢骨混凝土柱的内力与挠度,与手算得出的新梁柱抗弯、抗剪承载力比较,同时计算了结构整体的动力特性与小震下的层间位移角。结论:钢-混凝土桁架梁达到原加固方案的承载要求,该方法不仅减小了用钢量,也提高了原钢框架整体的性能。

大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板抗裂技术研究

为解决大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板的开裂问题,以某120 m主跨的钢-混组合连续梁桥为背景进行抗裂技术研究。采用MIDAS Civil 2020软件建立大桥空间杆系有限元模型,研究增强配筋技术、后浇成型技术、预应力技术以及抗拔不抗剪连接技术对桥面板抗裂性能的影响,并基于不同抗裂技术的工作原理和效果,提出适用于大跨钢-混组合连续梁桥负弯矩区桥面板的综合抗裂技术。结果表明:增强配筋技术可以有效控制裂缝宽度,但当配筋率超过0.015后,效果明显降低;采用后浇成型技术,调整混凝土桥面板的浇筑顺序可明显降低成桥时负弯矩区桥面板应力;张拉预应力筋可有效提升负弯矩区桥面板的预压应力水平;抗拔不抗剪连接件可显著降低活载下负弯矩区桥面板应力水平;采取优化桥面板混凝土浇筑顺序、在负弯矩区布置抗拔不抗剪连接件同时施加预应力、增加预应力锚固区的配筋率的综合抗裂技术,可明显降低负弯矩区桥面板拉应力,同时对桥梁结构的其他力学性能无明显影响。

基于徐变效应预应力CFRP布加固组合梁变形分析

在腐蚀钢与混凝土组合梁受拉区粘贴CFRP布进行加固并对其加固后的徐变效应进行研究。研究了徐变效应对组合梁变形能力的影响,给出徐变函数数学模型,建立预应力CFRP布加固钢与混凝土组合梁徐变效应分析模型,研究了组合梁在徐变效应影响下的变形性能。计算结果表明,沿梁长范围内,跨中截面处的变形最大,在荷载作用后的初始阶段,跨中变形有明显变化,之后各参数值随着时间的增长趋于一定值;跨中变形的增加量随混凝土强度、预拉力、梁截面宽度、腹板高度的增大而减小。

某连续组合梁桥横梁加固技术

横梁在组合梁桥中起到增强结构整体性、调节荷载横向分配的作用,针对某连续组合梁桥横梁裂缝宽度超限、承载力不足的问题,提出增加桥梁调高支座和预应力钢束的横梁加固方案,并介绍了横梁加固施工的实施过程,阐述了混凝土植筋、增设预应力钢束、桥梁调高支座安装等横梁加固施工关键技术要点。横梁加固表明,加固方案有效,解决了横梁存在的问题。

组合加固足尺预应力混凝土空心板梁抗弯性能

对3片足尺预应力混凝土空心板梁进行抗弯性能试验,其中1片足尺梁不进行加固,2片分别采用钢板-混凝土组合加固和钢板-预应力混凝土组合加固,分析了试验梁主要部位的应变、滑移、裂缝分布、承载力、刚度和延性;基于试验梁塑性破坏机理,并考虑二次受力的影响,推导了足尺试验梁的抗弯极限承载力计算公式。试验结果表明:加固后试验梁的破坏形态表现为塑性弯曲破坏,跨中横截面变形符合平截面假定;组合加固钢板与新混凝土之间以及加固部分与原结构之间相对滑移小于0.05mm,因此,加固后试验梁各部分协同工作性能较好;与未加固梁相比,钢板-混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.08倍,钢板-预应力混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.43倍,因此,组合加固能显著提高试验梁的极限承载力;与未加固梁相比,2片加固试验梁的延性系数均提高了21%,当试验荷载为200kN时,2片加固试验梁刚度分别提高了1.55、3.07倍,因此,组合加固能显著提高试验梁的刚度和延性;与钢板-混凝土组合加固技术相比,钢板-预应力混凝土组合加固技术对试验梁在使用阶段的承载性能和刚度的提高更加明显;2片加固试验梁抗弯极限承载力的计算值与试验值的比值分别为0.94和0.96,因此,抗弯极限承载力计算公式计算精度较高,可用于钢板-混凝土组合加固预应力混凝土空心板梁的抗弯承载性能计算与分析。

钢-UHPFRC组合加固足尺混凝土T梁抗弯承载性能试验

为恢复地震、爆炸、火灾等极端荷载作用后混凝土T梁桥上部结构的抗弯性能,利用超高性能纤维混凝土(UHPFRC)材料的良好抗弯拉性能改进钢-混凝土组合加固技术,提出钢-UHPFRC组合加固方法。以带损伤的足尺混凝土T梁为试验研究对象,通过抗弯承载性能试验,分析钢-混凝土组合加固和钢-UHPFRC组合加固T梁在正常使用阶段的受力性能和承载能力极限状态下的弯曲破坏模式;基于足尺试验弯曲破坏形态,建立钢-UHPFRC组合加固足尺混凝土T梁抗弯承载力计算图示和简化公式。研究结果表明:钢-UHPFRC组合加固试验梁发生塑性弯曲破坏;跨中横截面变形符合平截面假定,加固部分与原结构之间纵向相对滑移小于0.35mm,加固后试验梁整体工作性能较好,与未加固梁相比,钢-混凝土组合加固T梁抗弯极限承载能力可提高71%;在加固材料质量减轻50%的条件下,钢-UHPFRC组合加固T梁抗弯极限承载能力可提高30%,正常使用阶段其抗弯刚度与钢-混凝土组合加固T梁相近,因此钢-UHPFRC组合加固可提升或恢复混凝土T梁的抗弯承载性能,同时降低加固材料对结构自重的增加;抗弯承载力简化公式计算值与钢-混凝土组合加固T梁和钢-UHPFRC组合加固T梁试验值的比值分别为0.97和0.95,简化公式计算可靠,可用于组合加固后混凝土T梁桥的设计计算。

组合加固足尺预应力混凝土箱梁抗弯性能试验

为解决危旧混凝土梁桥结构性能显著下降的问题,采用足尺试验研究了应用钢板-混凝土组合加固预应力混凝土小箱梁的抗弯承载性能;对2片20m跨径钢板-混凝土组合加固足尺梁进行抗弯承载性能试验,并与1片未加固足尺梁和1片预应力CFRP加固足尺梁的抗弯承载性能试验结果进行对比,分析了足尺预应力混凝土小箱梁组合加固后的抗弯性能,研究了加载全过程跨中截面的加固钢板、原梁主筋、顶板混凝土和钢筋与连接构造的应变变化规律;基于足尺试验结果,建立了钢板-混凝土组合加固预应力混凝土小箱梁抗弯承载力简化计算公式。研究结果表明:钢板-混凝土组合加固梁在破坏时表现出明显塑性破坏特征;与未加固梁相比,钢板-混凝土组合加固足尺试验梁的极限承载力实测值提高了76%以上,在正常使用阶段下的刚度提高1倍以上,因此,组合加固能显著提高预应力混凝土箱梁的承载性能;受力过程中试验梁跨中截面应变分布符合平截面假定;组合加固部分与混凝土箱梁腹板纵向相对滑移小于0.6mm,因此,钢板-混凝土组合加固后的试验梁整体工作性能较好;足尺试验得到的极限承载力与简化公式计算结果的比值分别为1.06和1.01,因此,简化公式可靠,可用于组合加固预应力混凝土箱梁的承载性能计算与分析。