基于光纤光栅传感技术的CFRP板加固桥梁预应力损失监测研究

针对碳纤维CFRP板张拉过程以及预应力损伤长期监测的技术难点,依托预应力CFRP板对现存旧桥加固工程,运用光纤光栅传感器(FBG)监测CFRP板张拉过程、张拉完成后瞬时以及长期预应力损失,并进行精度分析。研究表明:光纤光栅传感器可以精准地测量CFRP板的应变,最大误差为1.15%,明显优于传统钢筋应变片监测方法。工程实践表明,加固完成后CFRP板的长期最大预应力损失值约占张拉设计值的4%并趋于稳定,说明基于FBG的监测手段不仅能满足桥梁加固过程中短期监测需求,而且可以长期监控桥梁后续运营期的预应力损失,具有明显的技术优势。     

预应力CFRP板在公路桥梁加固中的应用

为了研究预应力CFRP(碳纤维复合材料)板加固技术在公路桥梁上的加固效果及长期性能,该文以新沭河大桥加固工程为例,分析了该桥梁病害特征,并经过有限元模拟分析和方案比选,采用预应力CFRP板加固技术对该桥梁进行加固处理。对所用锚具构造、基本性能及施工工艺等进行了详细分析,在施工过程中通过对CFRP板和梁底混凝土的应力(变)监测来进行预张拉施工监控;通过对CFRP板预应力状况进行长期监测,研究了CFRP板预应力加固的长期效果。监测数据表明:采用预应力CFRP板加固后,箱梁跨中截面混凝土压应力增量约为0.5 MPa;实测CFRP板短期预应力损失率为3%,长期预应力损失率为4%,施工结束3个月后预应力损失趋于稳定。     

预应力碳纤维板加固受弯构件长期性能研究

在国内外预应力碳纤维板加固混凝土受弯构件研究成果的基础上,对国产预应力碳纤维板的长期徐变性能进行室内试验,并对预应力张拉锚具锚固端碳纤维板的滑移进行观测。试验结果表明:国产碳纤维板在50%左右极限应力长期张拉作用下,碳纤维板徐变量及预应力张拉机具锚固端碳纤维板滑移量都很小,为国产预应力碳纤维板加固混凝土结构的长期性能研究提供了可靠的理论数据。     

在役预应力混凝土桥梁预应力检测技术——现状、技术难点与展望

随着我国桥梁建设的突飞猛进,占75%以上的预应力混凝土桥梁的预应力损失病害问题日益突出。本文通过对在役预应力混凝土桥梁预应力无损检测技术和局部破损检测技术现状的研究分析,指出当前在役预应力混凝土桥梁预应力检测技术存在的技术难点,提出采用部分区域局部破损检测和大范围无损检测相结合的方法提高对在役预应力混凝土桥梁持久应力的测试精度,并建议通过在预应力钢筋中埋设智能传感器对在役预应力混凝土桥梁的持久应力进行长期监测。     

预应力碳纤维板结合体外预应力加固工程应用分析

在役的许多旧桥由于设计标准、施工水平较低等因素的影响,已不能满足交通量迅猛增长的要求,因此迫切需要对这类旧桥进行加固维修,其中单箱多室的宽箱梁桥横向受力情况复杂,横桥向的变形和应力分布在翼缘板处和中心线处的差异大,单一而普通的加固对该类桥梁效果不明显,采用腹板增设体外预应力,箱梁底板增加预应力碳纤维板的方法对该类桥梁进行加固,不仅能够提高桥梁刚度和承载力,还能够起到阻止裂缝发生及进一步发展的作用。文中以某一高速公路桥梁加固为例,浅谈外部张拉预应力碳纤维板结合体外预应力加固宽箱多室桥梁结构的工程应用分析。     

体外预应力碳纤维板加固技术研究

以义乌市某典型三跨预应力混凝土连续箱梁桥为研究背景,根据桥梁病害情况提出了体外预应力碳纤维板加固方案并针对加固要点进行分析,从施工监控的角度评判了体外预应力碳纤维板加固的效果。结果表明,体外预应力碳纤维板加固可以较好地改善桥梁结构的线形和受力状况,提升桥梁的安全冗余度,能满足加固设计的要求。     

对先张法预应力桥梁板中应力钢束高温蠕变的有限元分析

通过选取有效的高温蠕变模型,运用有限元软件MARC建立先张法预应力桥梁板的三维模型,同时引入板底单面受火的瞬态温度场,对火灾下预应力钢束应力松弛现象进行有限元模拟分析。结果表明火场温度越高预应力钢束的蠕变现象越明显,预应力损失越大。     

大跨预应力混凝土连续梁桥的预应力损失识别

大跨预应力混凝土连续梁桥预应力损失直接影响桥梁的受力状态和运营,预应力损失过大将导致主梁跨中下挠、腹底板开裂、承载力下降,甚至危害结构安全。以荆州海子湖大桥为研究对象,建立该桥有限元模型,基于长期监测系统实测数据,研究大桥运营期间预应力钢束应力变化规律。运营监测1年以来,钢束应力实测值小幅波动,但整体上呈下降趋势,反映出钢束发生了一定的预应力损失。基于挠度影响矩阵,提出了一种利用主梁实测挠度值反演钢束预应力损失的方法。根据主梁成桥1年期间实测的挠度值反演预应力损失,并与实测的预应力损失值进行对比分析,结果表明:所提方法有效、可行,可为同类型桥梁预应力损失的识别提供参考。     

预应力碳纤维板加固技术在旧桥加固中的应用

很多桥梁运行时间较长,在车辆的反复碾压下,桥梁结构构件出现了腐蚀老化,同时受到外部环境的影响、人为破坏、车辆通行压力逐渐增大,使部分构件损坏严重,不符合行车的安全要求,为此需对桥梁进行加固处理。以预应力碳纤维板加固技术为例,首先阐述预应力碳纤维板加固技术原理,然后结合实例分析该技术的应用,最后就应用效果进行总结,供类似工程及人员提供参考。     

预应力高性能混凝土桥的预应力损失比较

在5片预制预应力高性能混凝土梁中埋设振弦式应变传感器,从制作起测其应力已有3年.通过测试梁预应力钢束处混凝土应变变化来反映预应力的变化.实测总预应力损失约为总张拉应力的28%,较高压应力使高性能混凝土梁的预应力损失比普通混凝土梁大.按美国国家公路与运输协会标准制定的标准荷载抗力系数(AASHTO LRFD)和美国公路合作研究组织(NcHRP)18-07课题中推荐的相关标准分别计算出预应力损失,并与实测值进行对比.对第2跨梁的平均预应力损失进行评估,采用AASHTO LRFD法估高了20%,而采用NCHRP法估低16%,NCHRP法更具包容性和地域适应性.按实测数据计算弹性压缩预应力损失并考虑第2跨连续梁不均匀收缩所得平均实测预应力损失值与按照NCHRP法计算值之间误差在10%以内.     

预应力碳纤维带快速加固空心板的试验研究

体外锚固预应力碳纤维带加固是一种基于波形齿夹具锚(简称波形锚)的主动预应力加固技术,它采用非粘贴的、预制的、现场安装和张拉FRP片材的技术,施工速度很快。为了模拟实际桥梁的加固,特别寻找了1片废弃的10 m的预应力混凝土空心板梁进行快速加固试验。试验中对预应力张拉过程进行了测试,也对预应力损失进行了约7 d的观测,结果表明在张拉完成后3 h内预应力损失稍大,以后就非常微小,一条碳纤维带的有效预拉力达150 kN左右。最后也对空心板进行了加载试验,试验结果表明碳纤维带的强度发挥较充分,使得加固效果得到很大的提高。     

预应力碳纤维布加固空心板桥极限承载力全过程分析

对承载能力不满足要求的装配式预应力混凝土空心板桥采用预应力碳纤维布进行加固,为了了解加固后的装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力,利用Midas/FEA有限元软件建立了预应力碳纤维布加固预应力混凝土空心板桥空间有限元计算模型,进行了加固后装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力的全过程分析。研究结果表明:采用预应力碳纤维布对装配式预应力混凝土空心板桥进行加固,可以充分发挥碳纤维布的高强特性,减小钢绞线及混凝土的应力,改善预应力混凝土空心板的受力性能,延缓裂缝的产生;提高预应力混凝土空心板的屈服荷载、极限荷载,使预应力混凝土空心板的承载能力得到提高;增大空心板的刚度,使空心板的挠度明显减小,变形得到有效控制。     

PC连续梁应力水平与长期变形特性

预应力混凝土梁的长期变形与应力状态密切相关。研究表明,梁体应力水平越高,其跨中长期变形与现行规范计算值间的差异越大。针对影响预应力混凝土梁桥长期性能的各主要因素,包括混凝土的收缩、徐变及预应力损失等,进行试验研究,对现行规范关于预应力混凝土梁长期性能计算的方式进行验证,并采用徐变系数?(t,t_0)的修正系数λ对其加以适当的修正。通过对比分析,发现考虑修正系数后的理论计算数据与实测数据能较好地吻合,可以更准确地预测预应力混凝土梁桥的长期变形和长期应力,进而为大跨度预应力混凝土桥梁的设计、施工及运营期间的安全提供参考依据。     

大跨度预应力混凝土梁桥预应力损失及敏感性分析

预应力损失估计不足是目前大跨度预应力混凝土梁桥出现下挠、开裂等病害的主要原因之一.简要对比中美几种规范并结合一座悬臂灌注施工的大跨度桥梁,对悬臂束和合龙束的预应力损失规律进行定量分析和探讨,同时还进行预应力损失对桥梁挠度和应力状态的敏感性分析.研究表明,若预应力损失计算偏小,则会导致对桥梁内力和挠度计算的较大失真.     

预应力碳纤维布加固混凝土圆柱预应力损失试验研究

为了研究预应力碳纤维布加固圆柱的应力损失情况,在恒温恒湿条件下进行了为期30 d的预应力碳纤维布加固混凝土圆柱预应力损失试验。试验考虑的影响因素包括:圆柱的直径大小、预应力大小、柱表面处理情况。试验得到了预应力碳纤维布的摩擦损失量和长期的应力松弛损失量,分析了各因素对碳纤维布预应力损失的影响,得出了预应力损失的发展规律,并提出了减小碳纤维布预应力损失的措施。试验结果表明:当预应力越大、圆柱直径越小、圆柱表面越粗糙,则摩擦损失越大;持荷初期碳纤维布应力松弛发展较快,12 h松弛率可达30 d松弛率的51%以上,之后逐渐趋于稳定;碳纤维布表面涂胶情况下的预应力松弛量较不做处理的情况小;圆柱直径越大、预应力越大,碳纤维布应力松弛率越低。预应力碳纤维布的松弛量和有效应力随圆柱直径及预应力度的增大而增大。摩擦损失占预应力总损失76.4%以上,碳纤维布应力松弛损失相对较小,占总损失的9.9%~23.6%。对加固圆柱表面及碳纤维布表面涂胶可有效减少预应力损失。增大预应力度,可提高碳纤维布有效预应力。试验结果对预应力碳纤维布加固柱的设计及施工具有一定的指导意义。     

体外配置CFRP预应力筋混凝土箱梁受力性能试验研究

制作了体外配置碳纤维(CFRP)筋预应力混凝土薄壁箱梁模型,对模型箱梁从CFRP预应力筋张拉、加载至混凝土开裂这一过程进行了试验研究,研究了预应力损失和均布荷载作用下箱梁跨中截面应力-应变分布规律、受压翼缘有效分布宽度系数、跨中挠度、抗裂性能以及CFRP体外预应力筋的应力变化情况,试验表明该箱梁具有良好的抗裂性能与变形性能,混凝土开裂引起顶板受压翼缘有效分布宽度系数增加小于5%。该研究为CFRP体外预应力筋在混凝土薄壁箱梁中的推广应用提供了可靠的试验依据。     

下白石特大桥竖向预应力钢筋施工工艺与测试

通过对竖向预应力粗钢筋的锚固工艺试验及预应力损失的检测，得到了保证有效预应力的可行方法，分析了竖向预应力钢筋应力损失的规律，可为类似桥梁预应力钢筋施工提供参考。     

预应力混凝土连续箱梁桥施工监控中应力监测误差分析及对策

应力监测是桥梁施工监控的重要内容,是桥梁结构施工安全的重要保障。本文通过某预应力混凝土变截面连续箱梁桥应力实测数据,分析了应力监测误差的产生原因。并对结构参数、混凝土应变滞后、温度、混凝土收缩徐变、结构仿真分析模型等主要影响因素进行了深入分析,提出了减小应力监测误差的对策,使实测应力更加接近结构实际应力,保证了桥梁施工质量。     

连续箱梁竖向预应力筋有效预应力测试研究

通过对申苏浙皖高速公路连续箱梁进行计算分析和试验研究,了解应力损失情况,研究竖向预应力损失随时间变化的规律,检验竖向预应力筋的实际使用效果,为竖向预应力在箱梁设计中的应用提供理论依据,研究成果对了解该类桥梁运营条件下的内力状况有极大帮助;对于国内同类桥梁的设计和施工也具有参考价值。     

体外预应力钢-混结合梁桥温度效应分析

针对简支体外预应力钢-混结合梁,考虑钢梁与混凝土之间的相对滑移,温度沿混凝土截面线性分布,体外预应力筋直线布置,剪力钉所受到的剪力和钢梁与混凝土板的相对滑移呈线性关系,推导出结合梁及体外预应力筋由温度效应产生的内力计算公式。通过算例与有限元分析进行对比,并讨论了在日照温度效应下,各种因素对体外预应力钢-混结合梁温度应力的影响。结果表明:公式法和有限元法计算结果吻合;日照温度效应使简支结合梁的混凝土板受压,钢梁顶部受拉,底部受压,对体外预应力筋应力影响很小;当剪力钉刚度足够大时,温度应力不随剪力钉刚度变化而变化,剪力钉布置和桥梁跨度对体外预应力钢-混结合梁温度应力的影响不大。