碳纖維布加固鋼筋混凝土梁受力性能的研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸任務(wù)量大幅度增長(zhǎng)，行車密度及車輛載重越來越大，對(duì)橋梁的承載能力要求越來越高。而現(xiàn)有在役橋梁中，部分橋梁(特別是八十年代以前修建的橋梁)由于當(dāng)初設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，或結(jié)構(gòu)陳舊老化，致使承載能力降低，已不能滿足交通發(fā)展的需要，嚴(yán)重危及橋梁正常運(yùn)行。此外，80年代后修建的橋梁由于設(shè)計(jì)或施工質(zhì)量原因，亦有一部分橋梁出現(xiàn)不同程度的病害和損傷。因此，我國(guó)需加固改造的舊有橋梁的數(shù)量很大，任務(wù)繁重。在這種工程背景下，研究人員和工程師

2、亟需研究開發(fā)一種快速、簡(jiǎn)捷、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、適用的舊有結(jié)構(gòu)物加固改造方法。碳纖維材料作為一種新型復(fù)合材料，以其抗拉強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐腐性好、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，受到廣大工程界人士的青睞。本文從2002年開始，對(duì)CFRP布加固鋼筋混凝土梁的受力性能進(jìn)行了較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究和理論分析，共進(jìn)行了16片抗彎梁、5片錨固梁、3片疲勞試驗(yàn)梁及3個(gè)溫度試件的試驗(yàn)研究，研究?jī)?nèi)容包括CFRP布加固鋼筋混凝土梁抗彎性能分析、剛度分析、附加錨固分析、溫度應(yīng)力分析

3、及低溫疲勞性能分析等。 本文通過碳纖維布加固鋼筋混凝土梁與未加固梁的抗彎試驗(yàn)，分析了碳纖維布對(duì)加固梁的抗彎承載力、剛度、裂縫分布及鋼筋應(yīng)變等的影響；驗(yàn)證了CFRP布加固鋼筋混凝土梁平面變形假設(shè)仍然成立；探討了混凝土標(biāo)號(hào)、碳纖維層數(shù)、配筋率等參數(shù)對(duì)加固效果的影響；根據(jù)非線性有限元原理采用分層法編制了碳纖維布加固鋼筋混凝土梁極限承載力計(jì)算機(jī)仿真程序，并應(yīng)用此程序?qū)υ囼?yàn)梁進(jìn)行了仿真分析，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了碳纖維極限拉應(yīng)變折減系數(shù)；對(duì)

4、碳纖維布加固鋼筋混凝土梁的極限破壞狀態(tài)進(jìn)行了分析，敘述了各種破壞狀態(tài)下極限承載力的實(shí)用計(jì)算方法；采用《橋規(guī)》規(guī)定的材料強(qiáng)度取值，應(yīng)用簡(jiǎn)化公式對(duì)試驗(yàn)梁及其他作者的試驗(yàn)梁進(jìn)行計(jì)算，探討了簡(jiǎn)化公式的安全儲(chǔ)備。 本文在試驗(yàn)梁結(jié)果基礎(chǔ)上，分析了碳纖維布加固鋼筋混凝土梁截面剛度變化規(guī)律；參照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中的鋼筋混凝土梁剛度計(jì)算方法，考慮碳纖維布的約束作用，推導(dǎo)了使用階段在短期荷載效應(yīng)組合作用下加固梁剛度Bs的計(jì)算公式，并與試驗(yàn)值及其它計(jì)算方

5、法進(jìn)行了對(duì)比分析；利用分層法，編制了計(jì)算鋼筋屈服至梁破壞階段撓度計(jì)算的計(jì)算機(jī)仿真程序，并將程序計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。 本文分析了碳纖維布加固鋼筋混凝土梁產(chǎn)生剝離的原因，并通過5片錨固梁的試驗(yàn)，分析了梁的破壞形態(tài)，探討了U型箍條寬、間距等因素對(duì)碳纖維布加固梁抗剝離效果的影響。 本文通過3個(gè)溫度試件的試驗(yàn)，分析了碳纖維布加固混凝土梁溫度應(yīng)力的變化規(guī)律；根據(jù)變形協(xié)調(diào)原理，推導(dǎo)了碳纖維布加固混凝土構(gòu)件溫度應(yīng)力的解析解