体外CFRP预应力筋混凝土梁的受力性能

对体外碳纤维增强复合材料(CFRP)预应力筋混凝土梁的抗弯性能进行了试验研究,根据试验结果对其受力过程、承载力、延性性能和破坏模式等进行了描述,同时编制了体外预应力混凝土梁的非线性全过程分析程序,对体外CFRP预应力筋混凝土梁进行了参数分析,进而推导了体外预应力混凝土梁的简化计算公式.结果表明:理论计算值与试验值吻合较好;张拉预应力筋时是否持荷以及持荷大小对梁的抗弯性能影响可以忽略;体外CFRP预应力筋可以大幅度提高钢筋混凝土梁的承载力,减小梁体变形和开裂程度;梁体内非预应力钢筋可以明显改善体外CFRP预应力筋混凝土梁的裂缝分布和延性;体外CFRP预应力筋混凝土梁的延性指标可达到2.5左右.     

荷兰Dintelhaven桥的设计建造特色

2001年建成通车的位于荷兰鹿特丹港的Dintelhaven桥.为主跨185 m的三跨连续刚构桥.该桥首次在大跨径预应力混凝土箱梁桥中,采用碳纤维材料(CFRP)为体外预应力筋.全桥使用了4根长度为75 m的CFRP体外预应力束.每根CFRP体外预应力束则由91个直径为5 mm的CFRP筋组成.本文根据相关资料重点介绍了设计及建造该桥时,与CFRP体外束有关的短期和长期荷载性能试验情况,以及CFRP体外束的锚具开发研究和设计构造细节的处理特色.     

荷兰Dintelhaven桥的设计建造特色

2001年建成通车的位于荷兰鹿特丹港的Dintelhaven桥,为主跨185 m的三跨连续刚构桥.该桥首次在大跨度预应力混凝土箱梁桥中,采用碳纤维材料(CFRP)为体外预应力筋.全桥使用了4根长度为75 m的CFRP体外预应力束.每根CFRP体外预应力束则由91根直径为5 mm的CFRP筋组成.该文根据相关资料重点介绍了设计及建造该桥时,与CFRP体外束有关的短期和长期荷载性能试验情况,以及CFRP体外束的锚具开发研究和设计构造细节的处理特色.     

部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳性能研究

通过4根梁的300万次高周疲劳试验,对疲劳荷栽下部分预应力碳纤维增强塑料(CFRP)筋混凝土梁的受力过程、破坏模式及荷栽一挠度特性等进行了研究.在综合考虑疲劳残余应变、疲劳弹性模量退化及疲劳强度退化等的基础上,基于ANSYS二次开发实现了部分预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳全过程分析.结果表明:部分预应力CFRP筋混凝土梁具有良好的疲劳性能,非预应力筋的应力幅对预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳性能起控制作用,且软件计算值与试验结果吻合良好.     

有黏结预应力CFRP筋混凝土梁试验及非线性分析

通过6根梁试件的单调加载静力试验,对有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、位移延性以及变形特性等进行了较系统的研究,并利用ANSYS软件对试验梁进行了非线性有限元分析。研究结果表明:有黏结预应力CFRP筋混凝土梁受力性能良好,具有较大的位移延性和变形能力;按配筋率的不同,梁试件的破坏模式分为受拉破坏和受压破坏2种;随着配筋率的增大和张拉控制应力的提高,有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的位移延性有所降低;和非预应力配筋为钢筋的梁试件相比,非预应力配筋为玻璃纤维塑料(GFRP)筋的梁试件的位移延性和变形能力稍低;典型试件的有限元计算值和试验值吻合良好。     

碳纤维(CFRP)体外预应力混凝土梁的试验研究

;进行了4根编号分别为B1、B2、B3和B4的体外预应力混凝土简支梁受力全过程的试验研究.其中B1、B3和B4梁的体外预应力筋为碳纤维筋,B2梁的体外预应力筋为带塑料套管的无粘结钢绞线.全部试验梁采用三分点加载方式.试验表明,体外预应力混凝土梁的跨中荷载一挠度曲线呈现为三折线的形状,分别以受拉区混凝土开裂、梁内非预应力受拉钢筋屈服及混凝土压碎为特征点.试验还表明,无论是钢绞线体外筋还是CFRP体外筋,从开始加载到构件破坏的过程中,体外预应力筋应力增量与跨中挠度基本呈直线关系.这些现象均与相应的体内无粘结预应力混凝土梁的现象一致.试验结果为建立统一的既适用于体外预应力钢筋又适用于体外预应力CFRP筋的极限应力计算方法提供了基础.     

受冲击荷载损坏桥梁的预应力CFRP加固方法研究

加拿大一座已运营40年的4跨预应力混凝土简支C形梁桥受冲击荷载损坏,采用3层预应力碳纤维增强材料(CFRP)薄板进行加固。为研究预应力CFRP板锚固系统的可靠性和加固的有效性,进行锚固系统可靠性能的试验、理论和有限元分析。研究结果表明:锚固系统设计可靠;CFRP板的初始脱胶荷载稍低于目标预应力水平;牵引板端部应力集中明显,是导致脱胶的重要因素,建议在锚固设计中考虑牵引板端部的剪应力;加固后,桥梁抗弯、抗裂能力能恢复到未受损状态;相比受损状态,加固后边梁的挠度和内部预应力钢绞线应变都减小了5%;加固后各梁段间的荷载重新分配。AASHTO LRFD评估表明该桥加固后在设计车辆荷载下是安全的。     

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。     

碳纤维预应力混凝土梁

用碳纤维增强塑料(CFRP,carbin-fibre-reinforced-polymers)预施应力的预应力混凝土梁已用于实际工程.试验结果表明,这种梁的静态破坏形态几乎与预应力钢筋混凝土梁的静态破坏形态相同.不仅静定结构,而且超静定结构也可以用这种方式施加预应力.     

预应力CFRP板加固RC和PPC梁抗弯性能试验

为了掌握预应力CFRP板加固混凝土梁的抗弯性能,进行了6片普通钢筋混凝土(RC)梁及4片部分预应力混凝土(PPC)梁的预应力CFRP板抗弯加固静载试验和非线性有限元分析,探讨不同损伤程度、CFRP板初始预应力大小、梁有效预应力大小等对RC和PPC加固梁的抗弯性能影响。结果表明:采用预应力CFRP板加固后能有效抑制裂缝产生和开展,减小裂缝宽度和构件挠度,显著提高RC和PPC梁的抗弯承载力;加固前的损伤程度越大,CFRP板也越早发生剥离,抗弯极限承载力降低也越大,破坏时CFRP板总是先发生剥离而后断裂;非线性有限元模型能够预测预应力CFRP板剥离前加固梁的抗弯行为,计算结果与试验结果吻合较好;建议CFRP板的初始预应力度控制在0.5左右比较合适。     

CFRP加固混凝土梁受弯承载力的有限元分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有高强、质轻、工艺性好和耐腐蚀好等优点,在混凝土结构加固领域的应用日趋广泛。针对实际情况下钢筋混凝土梁式桥因受弯承载力不足产生破坏的特点,对碳纤维布加固混凝土梁的受弯性能进行了试验和初步有限元数值分析,通过ANSYS有限元建模,其中,混凝土单元类型采用Solid65空间混凝土单元,钢筋单元采用Link8空间链杆单元,外部粘贴CFRP采用Shell41膜单元,混凝土梁支座采用Solid45单元。分析与试验结果表明,与普通混凝土构件相比,经CFRP加固的混凝土构件可有效利用碳纤维材料高强度的特性,混凝土梁的抗弯承载能力和刚度得到较大幅度的提高,在混凝土结构加固领域具有广泛的应用前景。     

体外配置CFRP预应力筋RPC梁受弯性能非线性分析

为研究钢纤维对体外配置碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)预应力筋活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)梁受弯性能的影响大小,探讨能否凭借RPC中钢纤维的掺入代替普通钢筋的作用,以预应力度为试验参数,进行两根体外配置CFRP预应力筋RPC梁受弯加载试验,明确梁的受力破坏过程特征。试验结果表明:梁内未配置任何普通钢筋、预应力度为1.0的全预应力梁发生少筋特征的脆性断裂破坏;梁内配置普通钢筋、预应力度为0.71的部分预应力梁,其承载能力及极限变形较全预应力梁分别提高88.7%和18.1%,破坏模式为梁内非预应力钢筋屈服、受压区混凝土压碎的延性破坏。钢纤维的掺入对全预应力梁抗弯性能的提升作用有限,普通钢筋的配置对体外CFRP预应力RPC梁受弯性能的改善作用显著,因此实际工程中不宜过高估计钢纤维的作用而取消体内非预应力钢筋的配置。基于试验结果编制非线性分析程序,并据此对部分预应力梁进行了数值参数分析,结果表明:相比体外CFRP预应力普通混凝土梁,采用RPC更能发挥CFRP筋的高强特性;有效预应力及预应力度的改变对体外CFRP预应力RPC梁极限变形的影响显著高于对其承载能力的影响。     

预应力CFRP筋混凝土板试验研究

设计了一种以CFRP筋用作预应力筋的新型板结构,对预应力CFRP筋混凝土板实现过程中的关键性问题—CFRP筋锚固系统进行了试验研究,并对预应力CFRP筋混凝土板进行室内抗弯性能试验,系统地分析了预应力CFRP筋混凝土板的开裂荷载、极限荷载、CFRP筋应力状态和破坏形态等,结果表明:受拉区配有普通钢筋的无粘结预应力CFRP筋混凝土板的抗弯受力过程大致可分成3个阶段:加载初期的弹性受力阶段,裂缝出现至拉区普通钢筋屈服的弹塑性阶段,CFRP筋主要承拉的变形快速发展破坏阶段;无粘结预应力CFRP筋混凝土板的破坏形式为CFRP筋的低模量导致的变形快速发展,裂缝延伸,有效受压混凝土面积减小导致的混凝土压碎失效;裂缝形态多为等间距的平行裂缝,裂缝初期发展较慢,在普通钢筋屈服后迅速开展。     

配置碳纤维(CFRP)吊杆和系杆混凝土拱桥的力学性能

对近年在土木工程领域开始应用的碳纤维复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)的物理力学性能作了介绍,并与钢绞线的力学性能进行了对比,通过算例,分析了配置碳纤维(CFRP)吊杆和系杆的大跨混凝土系杆拱桥力学性能,可以看到CFRP材料在大跨混凝土系杆拱桥中是一种很有发展前途的新型材料.     

纤维塑料筋混凝土梁长期性能研究进展

对国内外纤维塑料筋(FRP筋)混凝土梁长期性能试验、时随分析和设计计算方法的研究进展进行综述与分析:首先介绍不同种类FRP筋的应力松弛试验,研究表明AFRP筋的应力松弛较CFRP筋更为显著;总结预应力与非预应力FRP筋混凝土梁长期性能试验,研究表明采用AFRP筋或较低强度混凝土时,梁的长期变形相对较大;分别阐述基于截面时随曲率的非预应力FRP筋混凝土梁时随分析方法和基于龄期调整有效模量的预应力FRP筋混凝土梁截面时随分析方法;介绍非预应力FRP筋混凝土梁和预应力FRP筋混凝土梁长期变形的设计计算方法;最后对今后FRP筋混凝土梁长期性能研究的发展趋势进行展望。     

CFRP束体外预应力桥梁动力特性研究

对国内首座CFRP束体外预应力公路桥梁进行荷载试验。试验结果表明何圩桥前2阶自振频率实测值与理论值接近。CFRP束体外预应力桥梁的冲击系数随加载车辆行驶速度的增加而增大。实测冲击系数小于规范中规定值,桥面的平整度较好且具有较好的行车性能。试验进一步证明了体外预应力桥梁设计方法和相关设计参数取值的合理性,对于完善CFRP束体外预应力桥梁的设计方法和积累体外预应力桥荷载试验经验具有重要意义。作为试验桥,何圩桥可为CFRP束用做桥梁体外预应力提供参考。     

德国Roslautal桥加固新技术

Roslautal桥是一座预应力混凝土箱梁桥,该桥位于德国靠近捷克边境,是欧洲E48号公路通往布拉格路线位于Roslautal河谷处的桥梁.受路段内连续增长的重车交通量影响,桥面上需要附加第三个车道,汽车荷载增加要求对该桥实施加固.由于桥位路段内交通量较大,要求该桥在整个加固维修期间要确保一个车道车辆通行.加固施工期限为3个月.苛刻的时间限制以及交通压力迫使联邦德国公路局采用创新技术.箱梁纵向加固采用体外预应力钢束,锚固于附加设置的箱梁内自密实混凝土横隔板上.采用碳纤维增强聚合材料(CFRP)条嵌入粘结在桥面板顶混凝土保护层开槽内,用于抵抗附加的箱梁悬臂板顶面弯矩增量.由于环氧粘结剂冷养护力学性质与温度密切相关,因此必须对施工和运营服务期间的温度影响因素给予关注.该文阐述了环氧粘结剂的热力学性能,桥面板加固设计成果,及建立用于长期同步评估悬臂桥面板加固功效的观测系统.Roslautal桥加固案例展示了革新技术使用,保证了桥梁在美观、实用、经济方面的优势,同时为扩展对桥梁加固实施手段的认识提供了高品质素材.     

碳纤维预应力混凝土梁

用碳纤维增强塑料（CFRP，carbin-fibre-reinforced-polymers)预施应力的预应力混凝土梁已用于实际工程。试验结果表明，这种梁的静态破坏形态几乎与预应力钢筋混凝土梁的静态破坏形态相同。不仅静定结构，而且超静定结构也可以用这种方式施加预应力。     

德国Rslautal桥加固新技术

Roslautal桥是一座预应力混凝土箱梁桥,该桥位于德国靠近捷克边境,是欧洲E48号公路通往布拉格路线位于Roslautal河谷处的桥梁.受路段内连续增长的重车交通量影响,桥面上需要附加第三个车道,汽车荷载增加要求对该桥实施加固.由于桥位路段内交通量较大,要求该桥在整个加固维修期间要确保一个车道车辆通行.加固施工期限为3个月.苛刻的时间限制以及交通压力迫使联邦德国公路局采用创新技术.箱梁纵向加固采用体外预应力钢束,锚固于附加设置的箱梁内自密实混凝土横隔板上.采用碳纤维增强聚合材料(CFRP)条嵌入粘结在桥面板顶混凝土保护层开槽内,用于抵抗附加的箱梁悬臂板顶面弯矩增量.由于环氧粘结剂冷养护力学性质与温度密切相关,因此必须对施工和运营服务期间的温度影响因素给予关注.该文阐述了环氧粘结剂的热力学性能,桥面板加固设计成果,及建立用于长期同步评估悬臂桥面板加固功效的观测系统.Roslautal桥加固案例展示了革新技术使用,保证了桥梁在美观、实用、经济方面的优势,同时为扩展对桥梁加固实施手段的认识提供了高品质素材.     

预应力混凝土简支T梁桥静载试验

以一座加固后的预应力混凝土简支T梁桥静载试验为背景,用Midas梁格法对该桥建模分析,得出理论数据,然后与实际试验数据进行对比,对该桥加固后的结构状态作出评估。并指出了试验注意事项。