新型FRP筋预应力混凝土梁试验研究与有限元分析

与采用手糊工艺制作的传统FRP筋相比,采用拉挤工艺生产的新型FRP筋具有抗腐蚀性能优良、抗拉强度较高、比重小、弹性模量较低、抗剪强度和抗挤压强度低等特点。本文在国内首次对新型FRP筋有粘结与无粘结预应力混凝土梁的受力过程、破坏形态、预应力筋应力损失、正截面抗裂度以及正截面承载力等受力性能进行了试验研究和非线性有限元分析,并提出了有关设计建议。     

连续纤维在工程结构加固中的应用

纤维聚合物(Fiberreinforcedpolymer,简称FRP)复合材料由于其质轻、高强、耐腐蚀等特点,已被广泛应用于土木工程中。为了更好地维修加固桥梁、延长构件的使用寿命,文中对普通粘贴FRP加固法、嵌入式加固法(NearSurfaceMounted,简称NSM)以及预应力FRP加固法在工程结构加固中的应用进行了概述。提出了粘贴FRP加固工程结构中,被加固构件的长期性,包括复合材料和粘贴固化后的老化性能、耐久性能,胶粘剂徐变收缩对梁体性能的影响以及疲劳可靠性、加固结构的整体性能等问题,这些问题都有待进一步研究解决,并拟将预应力加固技术应用于铁路桥加固工程中。     

铁路钢混梁装配式桥面板受力特征计算分析北大核心

为探索铁路钢混梁装配式桥面受力性能,建立装配式钢混梁桥面板有限元模型,从而对比分析铁路荷载作用下整体现浇和预制装配式桥面板的受力特征,分析装配式桥面板长度、宽度、厚度、主梁横向间距等参数对桥面板受力特征的影响。结果表明:装配式钢混梁桥面板采用预制装配方式后结构纵桥向正、负弯矩变化较小,但横桥向正、负弯矩显著减小;预制板长度增加,预制板横桥向正弯矩、负弯矩绝对值增大,纵桥向负弯矩增大;预制板宽度增加,横桥向正弯矩、负弯矩,纵桥向负弯矩均增大;预制板厚度增大,横桥向负弯矩、纵桥向负弯矩均增大,纵桥向正弯矩减小;主梁横向间距增加,横桥向正弯矩增大,横桥向负弯矩减小,纵桥向负弯矩增大。各因素影响程度依次为:预制板宽度>主梁横向间距>预制板长度>预制板厚度。     

FRP正弦波形夹心桥面板的等效有限元模型

以FRP正弦波形夹心桥面板作为研究对象,得到等效正交各项异性实心板,通过理论分析和数值对比,证明了方法的可行性;采用该法对一实际的FRP正弦波形夹心板桥进行了模态分析。     

下承式密布横梁体系钢桁结合梁桥受力性能分析

下承式钢桁结合梁桥通过桥面板与主桁结构的连接形成稳定的空间结构,使得桥梁的刚度,特别是面外抗弯刚度得到了有效提高。密布横梁体系的下承式钢桁结合梁桥则取消了纵梁,增加了节间横梁,改善了桥梁结构主桁的受力情况。本文以跨度64 m的密布横梁式钢桁结合梁桥为例,通过静、动载试验和有限元分析,研究了该结构体系的受力特性。研究结果表明:该桥一阶横向自振频率满足规范要求;且由于桥面板与下弦杆形成的整体共同承受外部荷载,在30 t轴重荷载作用下弦杆与横梁受力较小,最大应力分别为26.39,30.73 MPa,并有效减小了下弦杆挠度,实测挠跨比远小于限值;混凝土桥面板以受拉为主,顺桥向最大应力为3.53 MPa。该桥动力性能良好,跨中横、竖向振动特性均满足规范要求,满足30 t轴重重载运输要求。     

碳纤维布预施应力抗弯加固混凝土梁静载试验研究

FRP片材抗弯加固既有结构技术已广泛应用于实际工程,但是该技术仍存在许多局限性.对FRP片材预施应力加固既有结构的技术可以改善构件的使用性能,提高加固效率和扩大该技术的适用范围.以4片尺寸为500 mm(高)×300 mm(宽)×6500 mm(长)的矩形截面钢筋混凝土梁为对象,在碳纤维布不同的加固条件下进行了静载试验.试验结果表明:本试验所采用的CFRP片材张拉、锚固工艺可以满足设计要求;预应力CFRP片材加固粱的抗弯性能(包括特征承栽力、抗弯刚度与挠度、裂缝的分布与发展、变形能力)显著优于普通CFRP片材加固梁.该文的理论计算结果与试验数据基本吻合.     

抗弯加固RC梁中FRP应变性能研究

通过理论分析和试验,研究高强纤维片材(FRP)抗弯加固钢筋混凝土(RC)梁中FRP应变随构件变形及外加荷载的变化规律以及FRP的极限剥离应变。结果表明:FRP应变与RC梁的挠度成线性关系,与FRP粘贴长度基本无关,且不受混凝土开裂和钢筋屈服的影响;经FRP加固后RC梁的极限变形量明显减小,构件的延性能力有所降低;在给定试验条件下,FRP加固的RC梁的承载力提高约32%,钢筋屈服前承载力的增加量约占承载力总增加量的64%;FRP极限剥离应变约为8.117×10-3,剥离时相对应的RC梁挠度为1.01×10-3L2/h(L为梁长,h为梁高)。由于实际加固桥梁的跨度较大,允许挠度较小,因此FRP的应变水平较低,其高强性能得不到充分发挥。     

部分黏结FRP加固混凝土梁抗弯性能研究

为研究部分黏结FRP加固方式对加固梁延性等抗弯性能的影响,建立部分黏结FRP加固梁的有限元模型,提出等效完全黏结FRP加固梁理论,即按照总变形相等的原则将部分黏结FRP加固梁转化为等效的完全黏结FRP加固梁。数值分析结果表明:部分黏结FRP加固方式对加固梁的承载力影响不大,但随着无黏结长度的增加,梁屈服后的刚度有所下降,FRP的利用率和加固梁的延性均明显提高;等效完全黏结FRP加固梁与相应的部分黏结FRP加固试验梁抗弯性能吻合较好,利用等效完全黏结FRP加固梁理论进行部分黏结FRP加固梁的承载力和变形分析是可行的。     

客货共线铁路32m单线箱梁静载试验研究

沪通铁路为设计时速200 km的客货共线铁路,桥梁采用预制架设简支箱梁结构,其中部分单线梁为适应高架站线情况,在通桥(2014)2231-Ⅳ的基础上切除了悬出的单侧翼缘板,对结构设计进行了改进,为此开展了静载试验以验证此类单线箱梁的受力性能。试验内容包含静载弯曲抗裂试验、梁端和桥面板受力性能试验。试验结果表明:实测箱梁最大挠跨比为1/3953,梁体刚度满足设计要求;加载至1.2倍设计荷载时箱梁没有开裂,结构抗裂安全性满足设计要求;梁端静载试验加载至架梁最大支反力时,梁端端面没有产生裂缝;桥面板受力性能试验加载特种活载、运营荷载时,桥面板测试区域没有产生裂缝。箱梁满足沪通铁路时速200 km客货共线使用要求。     

FRP加固技术研究新进展

纤维增强复合材料(FRP)在加固工程中的应用是土木工程研究热点之一。围绕国内外FRP加固技术的研究现状以及最新进展,从混杂纤维材料(HFRP)加固、FRP加固砌体结构、预应力碳纤维布(CFRP)加固、CFRP与钢板复合加固混凝土结构等技术的研究方面进行综述。试验研究表明:混杂纤维加固柱的承载力和变形能力优于单一纤维加固,且在承载力提高幅度相同的情况下,成本显著低于CFRP加固柱;FRP加固砌体结构可以提高砌体结构的抗震、抗剪和平面外抗弯性能;预应力CFRP加固技术结合了预应力技术和FRP粘贴技术,能明显提高梁的刚度、屈服荷载和极限荷载,其提高程度随预应力CFRP的用量和预应力水平的提高而增大。预应力加固的研究主要集中于预应力控制值、端部锚固和预应力损失方面。CFRP与钢板复合加固混凝土结构技术作为一种新型的加固技术,可以直接利用钢材参与受力,钢材形成的骨架在约束混凝土变形的同时,还提高了CFRP的利用效率,从而大幅度提高构件的极限承载力,改善构件的工作性能。     

腐蚀环境下FRP锚杆耐久性能试验研究

通过纤维和树脂的耐久性分析和GFRP锚杆、CFRP锚杆的抗碱性、抗酸性以及抗盐腐蚀性试验,得到GFRP锚杆和CFRP锚杆在不同腐蚀环境下力学性能随腐蚀时间的变化规律。研究结果表明,GFRP锚杆在碱、酸和盐介质中腐蚀1 500n后,强度分别下降13.76%,11.09%和4.14%,其耐盐腐蚀性能较好,但耐酸、耐碱性能相对较差,当GFRP锚杆应用到实际工程结构时需要考虑酸碱性环境的影响,可以通过控制应力水平低于极限拉伸强度的25%来保证耐久性的要求;酸碱盐腐蚀环境对CFRP锚杆的强度影响很小,强度下降都在4%以内,碳纤维具有较好的耐酸、耐碱和耐盐腐蚀的性质,与GFRP锚杆相比CFRP锚杆的耐久性较好;根据腐蚀环境下FRP锚杆力学性能试验成果,给出力学性能随腐蚀时间的退化规律计算公式,为FRP锚杆在腐蚀环境下的工程应用提供依据。     

一座铰接空心板桥的加固实践

分析了某病害铰接空心板桥病害产生的原因,采用设置横向体外预应力、加厚桥面铺装厚度、增加桥面板与空心板连接钢筋、梁底粘贴碳纤维等方法对该桥进行了加固.加固前后动、静载试验表明,加固效果明显,为同类公路桥梁加固提供了有益的借鉴.     

正交异性钢桥面板节段模型疲劳性能试验研究

设计3个正交异性钢桥面板的节段模型,进行系统的静载试验和疲劳试验,研究不同构造对正交异性钢桥面板受力和疲劳性能的影响.结果表明:面板的厚度对U肋与面板连接焊缝构造的应力影响显著,建议正交异性钢桥面板的面板厚度取为14mm以上;横隔板的间距对横隔板与U肋焊缝交叉处的面外应力、横隔板的面外变形、中间U肋的竖向变形有直接的影响;弧形开孔处的应力随横隔板的厚度增加而降低;正交异性钢桥面板上由次应力引起的裂纹的扩展比较缓慢,不会直接影响整个桥面结构的承载能力;横隔板与U肋相交处上部留有过焊孔这一构造细节对正交异性钢桥面板的疲劳性能不利.     

正交异性钢桥面板纵肋与横肋连接构造细节

<正>交异性钢桥面板的纵肋与横肋连接是受力较复杂、病害较多构造部位。选取横肋腹板空孔、纵肋内隔板设置、纵肋与横肋间焊缝、横肋过焊孔等4个主要构造细节,从受力特性、病害及其治理、工程试验、加工工艺、各国规范发展等角度,系统地汇总正交异性钢桥面板纵肋与横肋连接构造的演变历程和发展现状,并总结经验教训。     

正交异性板U肋与桥面板焊缝连接的静力及疲劳试验研究

为了研究正交异性钢桥面板中闭口纵肋与桥面板连接处纵向焊缝的疲劳性能,分别以焊缝形式、对接间隙、焊接方式和加栽方式为变化参数,设计了14个U肋试件,进行了静力和疲劳加载试验,得到了各个试件在不同应力幅值下的疲劳循环次数,并通过统计回归分析,分别得到了U肋和桥面板处角焊缝连接和熔透焊缝连接的疲劳S-N曲线及其疲劳分级.试验...     

烟大铁路轮渡栈桥用14MnNbq厚板焊接性能试验研究

介绍了烟大铁路轮渡栈桥桥用14MnNbq钢中厚板及超厚板的焊接试验情况，根据焊接性能试验和工艺评定的结果，确定了合理的焊接材料和焊接工艺参数。     

FRP和RPC在土木工程中的研究与应用

纤维增强复合材料FRP和活性粉末混凝土RPC在土木工程领域中的研究与应用得到了飞速发展。详细介绍了FRP和RPC的基本物理力学性能及其在国内外的发展概况。基于FRP和RPC的优异性能,将两者结合在一起有望形成一种新的具有优良物理力学性能的配筋混凝土结构形式而应用于实际工程。     

90m跨钢管混凝土中承式主拱施工技术

结合铭选桥主跨钢管混凝土拱肋的施工，重点介绍主拱肋的安装、外露面的防锈处理、吊杆及其横梁的安装，以及桥面板的安装。     

日本铁路桥梁的状态监测

正日本目前对铁路桥梁状态的监测采用以目测和冲击振动试验为主的现场调查。为了节省检查的劳力和及时检出异常状态、降低维修成本,开发了铁路桥梁的监测系统。本次开发的监测系统是针对目测检查困难的场所,以桥墩、支座和桥面板裂缝3项为监测对象。桥墩监测系统,为了取代从冲击振动试验得到的自振频率,提     

某正梁斜墩铁路桥静动载试验研究

为验收某正梁斜墩铁路立交桥,分别进行了静动载试验,分析了静载试验下三个主控截面的应变状态、强度、刚度和抗裂性以及动载试验下结构的动应变、动挠度和结构抗冲击性能。结果表明该桥静力性能可靠,实际运营受力状态正常。