大偏心受压荷载下碳纤维布约束混凝土构件长期挠度研究

当前我国已进入工程结构的新建与加固维修并举时期，对于加固结构的长期性能研究已得到广泛地关注与重视。以碳纤维布约束钢筋混凝土构件为研究对象，考虑碳纤维布全包裹的情况，对大偏心受压下约束钢筋混凝土构件进行了受力特性分析，结合混凝土徐变理论及弹性力学分析方法，考虑混凝土截面依时性应力重分布的特点，并引入混凝土与碳纤维材料结合力参数，推导建立了碳纤维布约束钢筋混凝土大偏心受压构件的徐变计算公式。在此基础上，结合碳纤维布约束混凝土构件的刚度变化规律，提出了约束混凝土构件的长期挠度计算公式。通过与试验数据对比表明，该计算公式计算结果与试验值符合较好，可为相应工程结构构件设计与维护提供参考。     

碳纤维加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过对2片钢筋混凝土梁、6片用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁的模型试验研究,分析试验梁在循环荷载作用下梁体顶面应变、受拉区钢筋应变、碳纤维布的受力特点、跨中截面抗弯刚度、梁体裂缝等.研究结果表明,钢筋混凝土梁用碳纤维布加固后,在经过200万次循环荷载作用后,其强度与抗弯承载能力明显提高,且随粘贴层数的增加,其承载能力提高的幅度也增大.由此可知,碳纤维布与混凝土的共同工作性能良好,满足抗疲劳要求.     

碳纤维加固受弯构件的性能研究

粘贴碳纤维增强塑料加固混凝土桥梁结构是近年来开始在交通领域应用的新技术。以平截面假定为基础的力学模型较好地描述经过预应力碳纤维布加固的受弯构件的工作性能,并进行构件试验,证明利用碳纤维增强塑料加固受弯构件可有效提高受弯构件的极限承载能力,并对裂缝开展的抑制产生有效的约束作用。     

碳纤维加固受弯构件的性能研究

粘贴碳纤维增强塑料加固混凝土桥梁结构是近年来开始在交通领域应用的新技术.以平截面假定为基础的力学模型较好地描述经过预应力碳纤维布加固的受弯构件的工作性能,并进行构件试验,证明利用碳纤维增强塑料加固受弯构件可有效提高受弯构件的极限承载能力,并对裂缝开展的抑制产生有效的约束作用.     

某大悬臂翼缘板连续梁桥裂缝成因分析及加固研究

文中利用有限元软件建立了某6孔大悬臂预应力连续箱梁桥模型,以分析该桥腹板、顶底板及翼板出现裂缝的原因。通过对不同工况下受力情况分析比较,结果表明,腹板出现裂缝主要原因为竖向预应力的损失较大,从而产生了较大的剪切拉应力;底板及翼板出现裂缝主要原因为在钢束及横向预应力作用下,箱梁底板中部和翼缘板下缘出现较大主拉应力。因此,可在裂缝产生区域采用"主动加固+被动加固"的措施,主动加固采用增设体外预应力束,被动加固采用在腹板处粘贴钢板及碳纤维布的加固法,顶底板采用碳纤维布加固法,翼板处采用裂缝修补胶封闭法。     

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。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的经典层合理论力学解析

为揭示预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的弯曲变形规律,将层合理论应用到预应力碳纤维布加固的钢筋混凝土梁的结构分析中,建立了集中荷载作用下梁内任意点的挠度、应变及层间应力等计算公式,并对预应力碳纤维布加固的钢筋混凝土梁的力学性能进行了相应的计算;同时利用基于该理论所建立的公式解释了碳纤雏布与混凝土的剥离、碳纤维布断裂以及混凝土压碎等试验现象的发生过程.结果表明:计算结果与试验结果相吻合,说明采用该理论分析碳纤维布加固的钢筋混凝土梁是正确的.研究结果为预应力碳纤维布加固混凝土结构的分析提供了新的途径.     

粘贴碳纤维加固混凝土板桥ANSYS仿真计算分析

通过建立有限元模型,对粘贴碳纤维布加固混凝土板梁的破坏进行全过程仿真分析。与传统分析方法比较,仿真分析法考虑了各种材料的非线性性、展示了加载的各个阶段裂缝的开展情况、截面的应力应变及挠度。结果表明粘贴碳纤维布可有效提高构件的抗弯承载力、并在一定程度上提高构件的抗裂度与刚度;当考虑结构的卸载和二次受力时,碳纤维布很难达到其极限抗拉强度,设计时应予以重视。     

锈蚀钢筋混凝土圆柱加固后的抗震性能

通过试验研究了利用加大截面和碳纤维布包裹复合加固后的锈蚀圆柱的抗震性能,研究变量包括钢筋锈蚀程度、轴向荷载大小以及碳纤维布包裹层数。根据试验结果编制程序,对复合加固锈蚀柱的骨架曲线进行了数值模拟,并分析了轴压比、碳纤维布用量、锈蚀量和加固钢筋用量对加固效果的影响。结果表明:碳纤维布包裹与增大混凝土截面复合加固锈蚀钢筋混凝土构件是一种有效的方法,改善了试件的延性,提高了加固试件的极限承载力和耗能能力,与仅用增大截面加固的试件相比,复合加固试件抗震性能改善明显;提出的骨架曲线确定方法,可用于锈蚀钢筋混凝土结构加大截面和碳纤维布复合加固后的地震时程分析。     

滨海环境区梁构件碳纤维加固作用评价

针对滨海环境区梁构件碳纤维加固效果的问题,结合桥梁静载试验验证的理念,对桥梁上部结构碳纤维加固前后进行静载试验,通过比较碳纤维加固前后的位移、应力值,获得碳纤维加固前后承载能力提高情况,同时了解碳纤维加固后,梁结构是否满足设计要求。通过静载试验结果分析可知:梁构件碳纤维加固效果良好,可以推广使用。     

预应力碳纤维条带加固混凝土圆墩抗震性能试验

针对地震灾害中桥墩柱的破坏形态,考虑轴压比变化、预应力大小、纤维布层数和加载顺序等因素的影响,对9根采用与未采用预应力碳纤维条带加固的钢筋混凝土圆形墩柱进行了低周反复荷载试验研究。通过各试件主要破坏形态和滞回曲线的对比,分析了各因素对承载力、延性性能、滞回特性、耗能能力等重要抗震性能指标的影响。结果表明：采用预应力碳纤维条带加固后,柱的承栽力、延性性能、耗能能力均有较大幅度提升;预应力碳纤维条带提供的主动横向约束力能有效抑制斜向剪切裂缝的开展,将圆墩柱的破坏形态由剪切破坏转变为延性较好的弯曲破坏;先施加轴力后进行预应力碳纤维条带加固所得的加固承载力低于后施加轴力的试件。     

重载75kg/m钢轨12号道岔曲尖轨加强设计方案研究

为提高尖轨承载能力,减小轮轨接触应力,增加尖轨薄弱段的耐磨性能,延长道岔使用寿命,对曲尖轨截面在横向荷载下的接触应力进行了研究;通过建立基本轨和曲尖轨的实体模型,应用有限元法,对曲尖轨各截面应力、曲尖轨均匀加宽后各截面应力以及曲尖轨缩短后各截面应力进行了分析。结果表明,尖轨截面应力随轨顶宽度的增加呈现非线性减小趋势,均匀加宽曲尖轨和缩短曲尖轨有利于尖轨的受力。结合对曲尖轨截面应力的研究,提出了尖轨加强的方案。     

超长大直径桩承载特性试验研究

依托宁波某工程进行超长大直径桩的竖向抗压静载荷试验,得到桩顶荷载-沉降关系曲线,据此得出桩的极限承载力;桩身不同深度位置埋设有钢筋应力计,静载荷试验过程中记录不同荷载下不同深度钢筋应力计读数,通过换算得到桩身不同位置的轴力随荷载变化规律,并据此得到桩身极限侧摩阻力及极限端阻力;通过试验结果对超长大直径桩的承载特性进行分析,并将通过桩身轴力测试得到的桩基极限承载力与静载荷试验得到的桩基极限承载力进行对比,两者较为吻合,证明了测试结果的可靠性.     

钢箱梁斜拉桥索塔锚固区的受力性能

以青岛海湾大桥红岛通航孔斜拉桥为背景,介绍了耳板式索塔锚固区的构造特点;应用弹性力学解析方法求出了销铰的接触应力;采用有限元方法对索塔锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究,并考虑了几何非线性和材料非线性对钢锚箱进行了极限承载力分析。结果表明:最不利荷载组合作用下耳板锚孔处的最大Von Mises应力为203 MPa;索塔钢锚箱的极限承载力约为设计荷载的5.02倍,具有足够的安全储备。     

预应力混凝土空心板加固试验研究

＂单板受力＂是目前中小跨径桥梁的主要病害,分别对空心板相关指标以及结构理论承载能力等进行计算和理论分析,并通过原板未加固荷载试验和采用粘贴碳纤维补强加固对比荷载试验,结果表明,采用粘贴碳纤维加固补强与原结构共同受力性能良好,显著提高结构极限承载能力和开裂荷载。结合有限元思想结构进行内力分析,论证了目前中小跨径桥梁,基于＂单板受力＂采用这种加固方法加固的实用性和可靠性。     

钢管冻土组合结构受弯力学特性数值模拟研究

为分析钢管冻土组合结构的受弯过程特点，依托室内试验的研究成果，利用ANSYS软件分析钢管冻土组合结构受弯过程中的承载力变化规律。研究结果表明： 1）冻土结构底部布置钢管后形成钢管冻土组合结构的极限承载力较常规无钢管冻土结构可提高52.6%，荷载作用下组合结构截面应力分布呈“分层”现象，其应力计算过程仍满足梁的平截面假定； 2）当冻土与钢管之间的剪切应力超过其抗剪强度时，钢管与冻土会发生滑移，但钢管和冻土各自独立承载仍可发挥组合结构的承载能力； 3）钢管直径和壁厚的增加，可以提高钢管冻土组合结构的极限承载力； 布置在结构截面底部的钢管对提升组合结构的承载力效果明显，其极限承载力较钢管位于截面中心或者顶部位置时提高约30%。     

预应力TRM加固混凝土梁最优预应力计算方法

为了扩大纤维织物网增强水泥聚合物砂浆加固技术(TRM)在钢筋混凝土梁加固上的应用范围,深入研究预应力TRM的力学机理,探索纤维预应力的合理取值范围,提高加固设计计算精度。基于预应力TRM加固混凝土梁模型试验与非线性损伤数值试验交互验证,对比分析了原结构和加固结构承载全过程力学机理,在参数影响规律研究的基础上,建立了分析模型,提出了计算方法,得到以下结论：预应力TRM可以有效改善被加固梁截面的受力状态,提高纤维材料强度的利用率;随着纤维预应力的增大,被加固梁承载力存在一个极值点,此极值点对应的纤维预应力即为最优预应力。最优预应力率并非定值,它随纤维加固量的增大而增大,随混凝土强度的增大而减小,初始荷载对其影响可以忽略。以受拉钢筋屈服、受压混凝土压溃、TRM达到设计强度,即3种材料强度均得到发挥,为最优破坏模式,给出的预应力TRM加固混凝土梁正截面承载力的计算方法及其参数优化后的简化计算公式,并进行了精确性验证,可直接应用于设计计算。研究揭示了TRM加固混凝土梁最优预应力的力学机理,提出了可直接应用预应力TRM加固混凝土梁的计算分析方法。     

斜交空心板正截面承载力模拟计算研究

采用有限元方法对预应力混凝土斜交空心板进行非线性数值模拟计算,得到了斜交空心板正截面的受力过程、极限承载力以及破坏时混凝土、预应力钢筋的荷载-应力曲线。预应力混凝土斜交空心板的受力全过程可以划分为预加力反拱、混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土压碎破坏4个阶段。通过多种工况的计算比较发现,达到极限状态时截面的破坏形式、极限承载力随荷载形式不同有一些差别,模拟计算得出混凝土斜交空心板的最小的荷载工况,以此最小的荷载工况为计算依据,提出了混凝土斜交空心板正截面强度计算公式,可供工程设计参考使用。     

滑坡-抗滑桩土拱效应三维数值模拟研究

土拱效应的变化规律对地质灾害治理具有十分重要的意义。基于堂梨树滑坡，研究不同埋深下土拱效应的主应力及荷载分担比变化规律。结果表明:①桩后端承土拱体现为小主应力拱，拱脚为桩后侧面，拱形呈M形；桩间端承土拱体现为大主应力拱，拱脚为桩间侧面，拱形呈抛物线形；滑坡推力主要由桩后端承土拱承担。②桩体埋深不同，土拱的承载能力、分级承担比例及土拱形状均会发生改变，承担荷载与土拱拱层厚度和分布范围呈正相关。     

碳纤维筋喷浆法加固石拱桥技术分析及应用

提出以碳纤维筋和高强聚合物砂浆为补强材料的一种加固石拱桥的新方法。通过对碳纤维筋喷浆加固机理和力学特点的分析,明确了石拱桥偏心受压构件加固补强的计算方法,给出具体实施技术要点,并进行实际工程应用验证。结果表明,碳纤维筋喷浆加固的桥梁可有效提高承载能力,同时也可改善结构的耐久性,有较好的推广应用价值。