碳纤维板在重载铁路低高度钢筋混凝土板梁体外预应力加固中的应用研究

迄今,预应力碳纤维板应用于重载铁路钢筋混凝土梁加固改造的实例较少,其加固效果尚需深入研究。本文先阐述了体外预应力加固钢筋混凝土构件的设计思路,又根据现行铁路规范对加固前后梁体的应力、挠度及裂缝宽度进行了检算,并通过试验场内的静载试验验证了预应力碳纤维板加固钢筋混凝土板梁的加固效果。研究结果表明,采用预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁能够显著提高梁体受力性能,在1.2倍ZH荷载作用下能够满足运营要求,该技术可以在重载铁路加固改造中推广应用。     

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。     

内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁变形特性研究

针对原有加固方法的不足,提出内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁加固技术,分析这种加固梁的变形特点,并依据普通钢筋混凝土梁的变形原理和内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁的特点,推导内嵌预应力螺旋肋钢丝加固梁不同受力阶段的刚度表达式,得到内嵌预应力螺旋肋钢丝加固梁的刚度计算公式。在考虑预加力产生反拱的前提下,计算加固梁不同受力阶段的变形量。对4根内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁进行了试验验证。结果表明:试验结果与计算结果吻合较好,内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁能有效延缓裂缝的发展,减小构件变形,提高构件刚度。研究结果为该加固方法在工程实际中的应用提供了理论依据。     

腹板斜裂缝对重载铁路32 m跨度预应力混凝土T梁受力影响仿真分析

针对出现腹板斜裂缝的重载铁路32 m预应力混凝土简支T梁(图号:专桥2040),分别假定4种不同斜向开裂状态并建立实体有限元模型,对运营荷载作用下在距梁端4～8m的(斜裂缝纵向分布区域)腹板混凝土主拉应力、预应力钢束和箍筋应力,以及跨中挠度进行计算分析.结果表明:腹板斜裂缝对梁体受力影响显著,与完好梁体相比,预设斜裂缝...     

预应力简支T梁病害分析及加固设计

广州一座高架桥预应力混凝土简支T梁跨中区域腹板上部近承托处存在纵向裂缝，且局部开裂伴有碎边现象。本文建立了有限元模型对腹板开裂病害原因进行分析，并提出了增大腹板截面、增设预应力碳板和跨中横隔梁的加固设计方案。结果表明：原桥在不考虑桥面铺装参与结构受力的条件下，车辆荷载局部轮载将会使得T梁跨中区域腹板顶部出现较大的竖向拉应力，与纵向裂缝的位置较为一致；加固后，T梁承载能力富余度增加，梁体下缘拉应力得到明显改善；同时T梁腹板局部承载能力及裂缝宽度均满足规范要求。     

预张碳板加固已承受荷载的RC梁弯曲试验

研究目的:根据外贴纤维增强聚合物(fibre reinforced polymer,简称FRP)片材加固已受荷载作用的RC梁加固材料FRP强度利用率不高、正常使用阶段性能改善不佳等缺点,首先对混凝土梁施加一定的初始荷载,然后对碳纤维增强聚合物(CFRP)薄板施加预应力再锚固并粘贴于混凝土梁受拉面,研究预应力、混凝土梁初始受荷状态等参数对试验梁弯曲性能的影响;对比预应力CFRP板加固构件与普通外贴CFRP板加固受弯构件的承载力、跨中挠度及应变、裂缝扩展情况等,指出预应力碳纤维薄板加固混凝土桥梁方法的可行性和优越性。研究结论:(1)与外贴加固梁相比,预应力CFRP板加固后混凝土梁的屈服荷载、极限荷载分别提高了15.5%和10.5%;(2)位移延性比未加固的基准梁略有降低;(3)纯弯段裂缝间距相对更小,可有效抑制裂缝的扩展,改善混凝土梁使用阶段性能;(4)本研究成果可供桥梁加固研究及应用参考。     

预应力CFRP板加固钢板受拉试验研究

文章对预应力CFRP板双面加固钢板的轴心受拉静力行为进行了试验研究,首先采用一维线弹性理论和三维空间单元有限元模型分析预应力CFRP板双面加固钢板的轴心受拉应力分布,然后对粘贴不同预应力水平CFRP板的加固试件进行轴心受拉试验.结果表明:施加机械锚固装置后,钢板应力水平有很大降低,承载能力相应有很大提高,但刚度提高不大,而且机械锚固装置对保持高承载能力是必须的,应力分布理论值与试验值吻合得很好.试验中还观察到CFRP板高应力条件下很小的蠕变和预应力偏心作用所导致的弯曲应力.短期预应力损失主要由弹性压缩产生,循环荷载下的预应力损失很小.因此总预应力损失可简化计算为短期损失乘以一个安全系数,     

双线铁路箱梁施工阶段跨中截面应力的有限元分析

在双线高速铁路建设中，广泛采用整体箱型梁结构形式。本文采用弹性力学有限元方法。建立了8节点六面体等参数单元的三维应力分析有限元模型。结合双线铁路预应力混凝土简支箱梁的施工，利用SAP90通用结构有限元分析程序，建立了整体箱梁三维实体单元模型，通过梁单元施加预应力荷载效应。箱梁采用后张法施工工艺，分别以预应力初张拉阶段、预应力终张拉完成、二期恒载作用为分析荷载工况，计算了箱梁跨中截面应力，给出在施工过程中箱梁跨中截面的应力随预应力张拉的变化及分布情况。通过有限元分析结果与铁路桥涵设计规范的比较得出，该箱梁结构设计合理，施工方案可行。本文所采用的分析方法和结论对于双线铁路箱粱的设计与施工有一定的借鉴意义。     

芜湖长江大桥索塔锚固区模型试验研究

芜湖长江大桥桥塔拉索锚固区为预应力混凝土箱形结构，无中间梁，索塔锚固区为单箱单室结构，拉索锚固区通过双向预应力平衡强大的拉索水平分力，受力十分复杂，为研究索塔锚固区应力分布状况，检验其抗裂性能，为设计提供科学依据，对芜湖长江大桥斜拉桥主塔锚固区段进行了足尺模型试验，并结合有限元分析，指出了索锚固区应力分布特点，介绍了该桥索塔锚固区模型试验的内容，步骤和方法，并将试验结果与有限元分析计算的结果进行了比较。     

预应力混凝土结构裂缝缺陷的有限元分析

通过对粘贴施加预应力的CFS-GFS混杂加固纤维布的钢筋混凝土梁建立有限元模型进行计算,计算模型中考虑了界面端部附近混凝土不同高度垂直裂缝对胶层附近混凝土力学性能的影响.计算结果表明:界面附近,混凝土第一主应力在裂缝两侧发生跳跃式突变,并在裂缝位置出现极大值;混凝土第三主应力裂纹出现位置应力值为零;混凝土剪应力和正应力在裂纹附近呈现出不同程度的增大;纤维布的性能得到合理的利用.