箱梁腹板增大截面体内预应力加固技术实例分析

随着时间流逝,部分旧桥经过长期使用,出现结构性受力裂缝、承载力及刚度下降的现象,如果不及时处理,将对交通安全造成极大隐患。通过30m简支装配式预应力混凝土连续箱梁桥为例,对腹板增大截面后张拉体内预应力加固方法进行了分析,通过设计计算及后期检测跟踪对比加固前后效果,阐述了施工过程及注意事项。事实表明箱梁腹板增大截面体内预应力加固方法不仅可以提高桥梁承载能力和整体刚度,而且弥补了增大截面和体外预应力加固方法的缺点,加固后上部结构自身重量增加不多、耐久性高。     

50m T梁碳纤维板加固的计算方法

目前《公路桥梁加固设计规范》和《混凝土结构加固技术规范》均没有给出预应力构件粘贴碳纤维材料加固的计算方法,基于预应力设计原理推导了预应力构件碳纤维加固承载力计算方法,以某3~50m预应力混凝土T梁碳纤维板加固工程为例,给出了粘贴碳纤维材料加固预应力混凝土T梁桥的计算过程,本文研究成果对预应力混凝土T梁加固设计具有一定参考价值。     

某混凝土空心板桥预应力筋断裂后承载力分析及加固评定

利用Midas/Civil有限元分析软件,采用梁格法对预应力筋断裂后的混凝土空心板桥进行有限元建模,建立桥梁上部结构的计算模型,实现了混凝土空心板桥预应力筋断裂后静力学性能的仿真计算,分析了预应力筋断裂对混凝土空心板桥的极限承载力的影响。拟采用纵向体外预应力加固形式对预应力筋断裂后混凝土空心板桥进行加固,并对该桥加固前、后的极限承载力进行对比分析,评价加固效果。     

混凝土强度准则在桥梁结构竖向预应力设计中的应用

介绍一种在多轴复杂应力状态下的混凝土强度准则，即双剪强度三参数准则模式，结合预应力混凝土梁斜截面抗剪强度研究，分析混凝土在双轴应力状态下强度提高和预应力混凝土梁斜截面抗剪强度提高问题，提出考虑混凝土强度提高的竖向预应力计算公式。     

大跨度PC桥竖向预应力设计探讨

介绍了一种在复杂应力状态下的混凝土强度双剪三参数准则模式,结合预应力混凝土梁斜截面抗剪强度研究,分析预应力混凝土在双轴应力状态下强度问题,提出考虑混凝土强度提高的竖向预应力计算公式。     

受压区高度对碳纤维加固的有效性影响研究

为完善公路钢筋混凝土桥梁加固设计理论,本文以T形截面预应力混凝土梁为例,按照《公路桥梁加固设计规范》中的相应公式对碳纤维加固受弯混凝土梁的进行了计算,分析了桥梁高度和配筋率与混凝土截面相对受压区高度的关系,并通过实例将公式计算结果与ANSYS有限元程序分析进行了对比验证。结果表明:当混凝土受压区高度x小于等于fξbh时,采用桥梁加固规范公式计算的加固后抗弯承载力小于加固前承载力,规范公式仅适用于梁高小于0.5m,且配筋率小于0.2%的小型截面梁。     

预应力 FRP筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法研究

为研究预应力 FRP配筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法,以完全非金属试验桥-秭归松树坳大桥为依托工程,提出基于平截面假定的预应力 FRP筋梁正截面承载力的理论计算方法。利用该理论计算了完全非金属20 m预应力空心板梁的正截面受弯极限承载力,用有限元数值计算的结果验证了其准确性。FRP 筋材的应力-应变为完全线性,其承载能力的计算方式与普通混凝土构件有所不同。完全非金属梁进行超筋设计,以构件受压区混凝土压碎为破坏依据是合理的,此时的 FRP筋材应未达到设计强度,而且利用积分代替等效矩形应力图形简化的计算方式可得到更准确的结果。     

预应力混凝土斜交空心板正截面强度计算研究

采用有限元方法对预应力混凝土斜交空心板进行非线性全过程仿真计算分析。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,并得出预应力混凝土斜交空心板的最小的荷载工况,在此基础上,提出了预应力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。     

预应力AFRP加固混凝土梁的疲劳与静载特性

对带永久锚具的预应力芳纶纤维(AFRP)加固混凝土梁的疲劳、静载性能进行了试验研究,提出了预应力AFRP加固梁疲劳寿命的计算公式。5根梁的静载试验结果表明:预应力水平为55%~65%时,预应力AFRP加固梁的开裂、屈服比非预应力加固梁分别提高147%~165%和28%~50%,表明预应力加固能显著改善混凝土梁的抗弯性能。5根梁的疲劳试验结果表明:预应力加固能够显著提高梁的疲劳寿命,预应力与非预应力加固梁的疲劳寿命取决于纵筋应力幅值;预应力加固降低了梁中纵筋应力幅,疲劳寿命随着预应力水平的增大而提高。     

混凝土整体截面箱形(板)梁桥预应力加固技术

桥梁梁体预应力加固是一种很有效的加固方法,但此前该法仅限于T形梁加固。混凝土整体截面箱形（板）梁桥预应力加固技术是在衣冠庙立交高架桥加固设计中发展起来的新技术,通过在梁体中钻孔和相应设置锚头、转向块等构造,可灵活地在梁体所需位置布置预应力束,成功解决了整体箱形（或实体）截面梁桥的加固难题,弥补了预应力桥梁加固的盲区,并能很好地适应梁体受力需要。该技术已发展成熟,在多座桥梁加固中获得良好效果。介绍了整体截面预应力加固技术及加固实例。     

梯度锚固预应力NSM CFRP板条加固梁破坏模式与影响因素试验研究

为探索梯度锚固预应力表层嵌贴(Near Surface Mounted,NSM) CFRP板条加固梁的破坏模式,完成了1片普通预应力和7片梯度锚固预应力加固梁的弯曲性能试验,研究了端部梯度锚固设置、加固长度、混凝土保护层厚度和钢筋表面特性对结构力学性能的影响,分析了加固梁的破坏模式、特征荷载、延性、预应力和外荷载作用下FRP-混凝土界面黏结应力,采用《中国结构设计规范》(GB 50010-2010)、《行业技术标准》(CTT/T 280-2018)和《美国混凝土协会规范》(ACI 440.1R-15)分别计算了加固梁裂缝间距。结果表明:梯度锚固预应力技术在抑制裂缝开展、延缓纵筋屈服和提高加固梁承载力等方面的表现均优于普通预应力技术,且能够避免加固梁发生端部混凝土保护层剥离;加固梁抗弯承载力显著提升,最大提升幅值达35.48%;同时,加固梁延性大幅提高,破坏时极限挠度增大100.33%。梯度锚固设置相同时,减少总加固长度、增加保护层厚度和使用光圆纵筋都会降低加固梁的承载能力,钢筋表面特性仅在端部裂缝出现水平分支后对加固梁性能产生影响。预应力和外荷载引起的黏结应力都在距FRP端部400 mm范围内出现峰值。GB 50010-2010、ACI 440.1R-15计算的裂缝间距结果稍显不安全;CTT/T 280-2018的计算结果则偏保守;而基于GB 50010-2010提出的裂缝间距修正公式,通过考虑FRP加固长度梯度锚固预应力和保护层厚度的影响,能更准确计算混凝土齿状模型中板端保护层剥离破坏时的CFRP应力。     

PHSW-PM加固RC桥梁受弯疲劳性能试验

提出一种新的预应力高强钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固RC桥梁技术（PHSW-PM加固技术）,通过1根受弯加固梁的静力试验和4根受弯加固梁的疲劳试验,重点研究加固层界面状况、预应力水平及锚固方式等参数对加固试件受弯疲劳性能的影响。试验结果表明：所提加固技术可有效提高RC梁的抗弯承载力,在0.2P_u1~0.35P_u1（P_u1为试件SWB-S-1的极限承载力）疲劳荷载幅值下,所有加固件均能承受200万次疲劳荷载作用,未出现明显疲劳破坏特征;与采用端部锚固方式相比,采用分布式锚固方式可有效提高加固层与原构件界面的黏结性能,显著增强加固层与被加固件共同工作性能,采用分布式锚固方式加固构件在疲劳后静载试验发生弯曲破坏,钢丝绳高强特性得到充分发挥,延性也得到有效提高;采用端部锚固方式的加固构件,加固层界面黏结性能缺乏稳定性,易发生黏结锚固破坏,降低加固效果,有界面缺陷的加固件性能与对比件相当;同时预应力可有效提高加固试件的抗弯刚度和抗裂性能;基于平截面假定,提出PHSW-PM加固RC梁受弯承载力计算公式。研究成果可为既有桥梁抗弯加固提供一种高效可行的加固技术。     

CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯承载力设计计算方法

为完善公路钢筋混凝土桥梁抗弯加固设计理论,针对CFRP布加固钢筋混凝土梁的受力机理和破坏特点,结合我国现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的设计理论,基于国内文献有关CFRP布加固梁的抗弯试验研究成果,建立了CFRP布加固桥梁的抗弯承载力计算公式,并提出了加固后梁承载力的提高程度、碳纤维布最大用量和最小用量的限制要求。公式计算值与试验值的对比结果表明,所建议公式具有较好的实用性和安全性,可用于公路钢筋混凝土桥梁的抗弯加固设计计算。     

铝合金/GFRP筋近表面嵌入式增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验

为研究铝合金/玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋近表面嵌入式加固混凝土梁的抗弯性能，以加固方式、加固筋类型和加固量为变量，设计了5根钢筋混凝土梁试件进行单调静载试验，重点分析了混凝土加固梁的破坏模式和破坏特征。研究结果表明：采用铝合金筋或GFRP筋嵌入式加固后混凝土梁的受弯承载力均显著提高；加固量相同时，GFRP筋加固梁、铝合金/GFRP筋混合加固梁和铝合金筋加固梁的极限荷载比未加固梁分别提高了105.8%、45.7%和17.5%，但混凝土梁采用GFRP筋加固后延性降低、脆性突出，而采用铝合金/GFRP筋混合加固或铝合金加固后混凝土梁的延性则与对比梁相当；GFRP筋嵌入式加固梁和铝合金筋嵌入式加固梁分别发生了混凝土保护层剥落破坏和加固筋屈服后混凝土压溃破坏，而铝合金/GFRP筋混合加固梁则先是GFRP筋与混凝土保护层发生剥离，之后随着作用跨中位移的持续增大，受压区混凝土发生压溃，破坏过程有两重防线。在试验研究基础上，采用截面分析法给出了嵌入式加固梁抗弯强度的理论计算模型与工程实用模型，计算结果表明：加固梁极限弯矩的试验值与理论预测值之比及与实用模型计算值之比的平均值分别为1.081和1.063，方差分别为0.003和0.005，吻合较好。     

预应力FRP片材局部加固RC梁跨中挠度计算

带永久性锚固措施的预应力纤维增强聚合物(简称FRP)片材加固混凝土梁桥时,采用局部加固方法;确定预应力FRP片材加固梁开裂后的有效惯性矩,将预应力视为外力,分析加固梁在不同加载情况下开裂至屈服阶段的FRP片材偏心距的变化,推导出预应力片材局部加固混凝土梁的跨中反拱和加载过程中的跨中挠度计算公式。采用文中推导的公式对预应力FRP薄板加固大比例混凝土梁在加载过程中的跨中挠度进行计算,预应力片材局部加固零载梁及局部加固负载梁的实测值与计算值吻合均较好。     

装配式预应力可变桁架体系加固RC短梁抗弯性能试验

针对混凝土箱梁腹板开裂、跨中下挠等问题,提出一种装配式预应力可变桁架加固体系。该体系由可变桁架、预应力筋和固定斜杆组成,可变桁架通过锚杆固定于加固梁两侧,张拉预应力使桁架上顶加固梁产生反拱,以此来消除或减小梁体开裂和下挠等病害,随后用斜杆固定桁架形成劲性骨架,进一步提高加固结构刚度和承载力。首先对该体系进行介绍,然后设计4片钢筋混凝土梁进行抗弯加固试验,对加固效果及影响因素进行分析验证。研究结果表明：提出的体系具有良好的加固效果,能有效抑制和延缓裂缝发展,改善加固梁的刚度和承载能力;此次试验中,加固梁的开裂、屈服以及极限荷载分别提高了107.28%、70.92%、74.55%以上;锚杆直径对承载力影响较小,但粗锚杆能有效约束端锚板滑移,改善结构整体刚度;端锚板对加固效果影响较大,加强型端锚板能充分发挥钢桁架、钢绞线强度特征,提高构件的极限承载能力,尤其能有效改善其延性破坏特征,极限挠度提高60%以上。     

CFRP筋钢骨混凝土组合梁受弯性能

为研究CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)筋钢骨混凝土组合梁的抗弯性能,试验设计了3片CFRP筋钢骨混凝土组合梁,其中对比参数包括不同弹性模量的受拉主筋和不同CFRP筋配筋率,通过静载试验得到了钢骨混凝土组合梁在应变、挠度、裂缝开展以及抗弯承载能力等方面随着荷载增加...     

FRP加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法研究

在FRP加固钢筋混凝土梁抗剪试验的基础上,系统地总结了已有的FRP加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法。通过与大量试验数据的比较,指出了已有计算方法的不足之处。在统计试验梁试验结果的基础上,综合考虑开裂角度、配箍率、剪跨比的影响,对Ahmed的有效应变计算模式进行了修正,提出了修正的FRP加固钢筋混凝土梁抗剪计算模式。经过与试验值的对比,证明本文提出的修正计算模式与试验值吻合良好。     

预应力纤维薄板加固T型梁桥技术探讨

预应力FRP片材加固技术可以使FRP的抗拉能力得到充分发挥,提高加固效率。采用体外钢绞线直线加载方式,对广东省东莞市内一座实桥的16 m T梁进行体外加载,成功地采用间接预应力方式对碳纤维薄板(CFL)施加了预应力,并对预应力CFL增强RC梁的力学性能进行了理论分析及实验验证。研究结果表明,与无预应力CFL加固件相比,预应力CFL加固RC受弯构件,可以明显改善RC梁在使用阶段的力学性能,但其极限荷载几乎不变。     

预应力钢板箍与CFRP复合加固RC墩柱轴压性能试验研究

提出一种新型的采用预应力钢板箍(PSJ)和碳纤维布(CFRP)复合加固钢筋混凝土(RC)墩柱加固方法(简称PSJ-CFRP)。为验证该新型加固技术的可行性和有效性,进行了8个足尺圆形墩柱轴压性能试验,研究参数包括不同加固方法(PSJ、CFRP和PSJ-CFRP)、钢板箍预应力水平、PSJ与CFRP加固配箍特征值等,比较分析采用不同加固方式加固试件的加固效果、破坏形态和承载力等,研究了PSJ-CFRP复合加固RC墩柱的受压机理,钢板箍预应力度、PSJ与CFRP加固配箍特征值等关键参数对试件轴压性能的影响和规律。试验结果验证了PSJ-CFRP复合加固技术的有效性,CFRP与钢板箍协同工作、优势互补,既提高了试件的承载能力,又改善了试件的变形性能,加固试件呈现延性破坏特征。采用CFRP加固的试件,试件的承载能力得到提高,但变形能力降低,呈现脆性的破坏特征。在相同加固配箍特征值下,减小加固箍板净间距能取得更好的加固效果。在试验和理论分析的基础上,提出了PSJ-CFRP复合加固RC墩柱轴向受压承载力计算公式,能较好地预测加固墩柱的轴心受压承载力。