预应力混凝土连续T梁裂缝成因分析与处治措施

针对预应力混凝土连续T梁桥运营期间T梁底面出现横向开裂的问题,对其病害成因与加固处治措施进行研究。结合工程实例,通过计算分析的手段,对结构关键构件的几何特性和力学参数进行折减模拟结构现状,来推定结构病害成因和对加固处治效果进行评判。分析结果表明:预应力度不足是T梁底面出现横向裂缝的主要原因,采用在T梁马蹄侧面张拉预应力碳纤维板,T梁腹板粘贴碳纤维布的综合加固处治措施可以取得较好的加固效果。研究结果为同类桥梁的维修加固设计工作提供参考。     

预应力碳纤维板加固混凝土T梁桥的设计及应用

预应力碳纤维板加固技术采用涂覆有专用环氧胶的碳纤维板进行预应力张拉,修复构件的变形和闭合裂纹,而后将碳纤维板粘贴、锚固在构件上,与一般面贴碳纤维(CFRP)板的加固方式相比,采用预应力碳纤维板加固混凝土梁可以充分发挥材料的高强特性、改善构件使用阶段的受力性能、防止剥离破坏的发生以及减小应变滞后现象等优点。     

碳纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁设计计算方法

为完善公路钢筋混凝土桥梁抗剪加固设计理论,针对我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的要求,建立了基于Schnerch有效应变模型的抗剪加固梁斜截面受剪承载力计算方法,设计参数包括混凝土强度等级、斜截面内箍筋配筋率、碳纤维布加固率、粘贴形式及碳纤维布粘贴角度等。计算值与试验值的对比结果表明,所提抗剪加固计算公式具有较强的实用性和较高的可靠性,可用于公路钢筋混凝土桥梁的抗剪加固设计。     

粘贴加固材料厚度与钢筋混凝土T梁极限承载力分析

为研究粘贴法加固钢筋混凝土T梁的极限承载力,运用ANsYs有限元程序分别建立了粘贴钢板和粘贴碳纤维两种T梁常用加固方法的模型,分析了不同粘贴厚度下T梁的极限承载力,并对两种加固方法的效果进行了比较。结果表明：T梁的极限承载力不随加固材料粘贴厚度的增厚而线性增大,当加固材料厚度达到某值时,极限承载力便不再提高：当粘贴钢板厚度超过8mm,碳纤维厚度超过0．334mm时,梁的破坏形式由塑性破坏转变为脆性破坏;相对粘贴钢板而言．使用碳纤维加固T梁极限承载力提高较大。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土箱形简支梁的试验研究

传统外部粘贴碳纤维增强复合材料加固技术无法充分发挥碳纤维材料性能,加固效果有限.对2根采用外部粘贴预应力碳纤维布加固的已开裂箱形梁进行了受弯模型试验,并研究了预应力碳纤维布加固对已开裂箱梁抗弯刚度及延性的影响.研究表明,对于受损较为严重的梁,采用预应力碳纤维布加固,碳纤维布对裂缝的扩张有一定的限制作用,对刚度较完好梁,加固后其刚度有所提高,能起到加固的效果,但其延性性能有所退化.在正常体位加固梁时,应该考虑碳纤维布的粘贴质量,对理论计算的刚度值进行适当折减.     

部分预应力T梁粘贴碳纤维加固试验研究

在实体破坏性试验的基础上对部分预应力混凝土T梁粘贴碳纤维加固进行了研究。通过对其进行加载试验,观测其在试验荷载下主梁的变形情况及最终的破坏形态,为进行粘贴碳纤维加固及对单梁承载力与刚度的改善评定提供了参考。     

两种桥梁受弯构件加固方法对比研究

分别对粘贴法和体外预应力碳纤维条(带)法的加固机理进行了介绍,并运用断裂力学和材料力学理论分别对这两种加固方法进行了理论分析;通过对这两种加固方法的对比试验,认为相对于粘贴法加固,体外预应力碳纤维条(带)法加固是一种主动加固方式,它将体外预应力加固法的主动加固优点与碳纤维材料高强度性能集合在一起,可以大幅提高加固构件的极限承载力,并可以在一定程度上愈合既有构件的裂缝。     

桥梁加固分阶段受力抗弯承载力极限状态分析

粘贴钢板或其他纤维复合材料对梁的受拉薄弱区进行补强是桥梁加固的主要方式之一。粘贴钢板加固一般采用带载加固，其承载力应按两阶段受力构件计算。在基本假设的基础上．针对桥梁构件两阶段受力的特点．对T形截面梁，分析粘贴钢板加固桥梁构件正截面抗弯承载力的计算公式和适用条件，并给出极限状态加固设计的方法和步骤。     

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。     

碳纤维布加固梁的疲劳性能试验研究

通过改变碳纤维布的粘贴长度、粘贴层数、多层碳纤维布的粘贴方式,进行了5根普通混凝土梁和碳纤维布加固完好混凝土梁的疲劳试验,并从材料的应变、梁的挠度、裂缝扩展情况3方面进行了分析。研究发现:经碳纤维布加固后,相同荷载作用下,混凝土梁疲劳性能有了明显改善。     

CFRP布混合粘贴加固RC梁斜截面抗剪性能研究

为了研究CFRP布混合粘贴技术加固钢筋混凝土梁斜截面抗剪性能,设计了4组钢筋混凝土T梁抗剪加固试验。分别对比了未加固的试验T梁、CFRP布普通外贴方式加固的试验T梁和CFRP布混合粘贴方式加固的试验T梁,同时对于加固的试验T梁考虑了分阶段加载二次受力性能。研究表明CFRP布混合粘贴加固的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力较未加固的试验T梁有显著提高,同时比CFRP布普通粘贴加固方式提高了9.34%。在挠度变形、混凝土裂缝的抑制、箍筋受力的改善以及碳纤维布材料强度利用率上均优于CFRP布普通外贴方式。二次受力的试验T梁因加固前腹板斜裂缝已经出现,因此整体刚度有所降低,导致挠度变形大于一次受力的试验T梁,二次受力的试验T梁其箍筋应力发展水平和一次受力梁差异不大,破坏时斜截面抗剪承载力降低了4.83%,降低程度较小。CFRP布混合粘贴加固形式中单根碳纤维布提供的抗剪贡献较大,钢板锚固件可以延缓CFRP布的剥离过程,阻止CFRP布向锚固件另一侧剥离发展。试验T梁最终破坏时,同一根CFRP布表面应变在两个钢板锚固件之间分布较为均匀且应变数值发展较大,CFRP混合粘贴加固形式充分利用了碳纤维布高强度和高弹性模量的特点,加固后CFRP布与箍筋受力协调关系较好。     

卸载与不卸载的RC梁桥粘贴碳纤维布加固计算

通过对5片实桥模型T型梁进行破坏试验,研究了粘贴碳纤维布数量和卸载与不卸载加固对钢筋混凝土T型梁抗弯承载能力的影响,讨论了粘贴碳纤维布梁的破坏状态:塑性受压破坏、纤维断裂破坏、粘结破坏、剪切破坏、剥离破坏。在模型梁试验的基础上,提出了粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土简支T型梁的抗弯承载力计算方法,针对不同破坏形态讨论了不同的计算方法并予以一定简化,与试验结果比较表明:该方法准确有效,可为桥梁工程加固实践提供试验参考和依据。     

火损后预应力混凝土空心板梁检测、评估与加固技术研究

火灾在短时间内产生高温并对桥梁结构造成损伤,一般虽不致使桥梁立即倒塌,但却降低了其安全性、适用性和耐久性,使其无法继续正常使用。火灾后,必须及时、科学地对受损结构构件进行损伤评估,才能为火损后桥梁的处治对策提供可靠的理论与数据支持。依托足尺预应力混凝土空心板梁火损试验,进行火损后预应力混凝土空心板梁的检测,研究火损后该类板梁构件的损伤表现。在受火过程中板梁底板混凝土可能会发生爆裂情况,可能导致钢筋及钢绞线外露,直接承受火焰的炙烤。火损后板梁的剩余承载力一方面与钢绞线处的平均过火温度有关,另一方面与混凝土的爆裂严重程度有关,若钢绞线处的平均过火温度较高且混凝土爆裂导致钢绞线外露,则在加载过程中钢绞线可能断裂,使得火损后板梁承载能力明显下降。根据实测的火损后预应力混凝土空心板梁剩余承载力大小,采用粘贴碳纤维布方式对空心板梁进行加固,研究该加固方法的实际加固效果。结果表明:钢绞线所遭受的最高温度是火损后预应力混凝土空心板梁评估中的一个重要指标。烧失量法是检测混凝土过火温度较为精确的一种方法,可供实际工程应用时参考。粘贴碳纤维布加固火损后板梁是一种行之有效的加固方法,但碳纤维布对于刚度的贡献几乎为零。     

碳纤维加固混凝土试件低温温度应力的试验研究

通过试验,在温差为60℃的条件下,研究了碳纤维加固混凝土构件在低温条件下的温度应力,推导了计算温度应力的解析式,并用Ansys计算软件对温度应力进行了仿真模拟。并将解析解、仿真值及实测值三者进行了对比,且三者数值吻合较好。研究结果表明,计算温度应力的解析公式计算碳纤维加固混凝土梁的温度应力,具有足够的精度,可以满足工程上的需要;在低温条件下,温差较大的地区用碳纤维加固的混凝土构件所产生的温度应力较大,因此,粘贴碳纤维的时间宜选在春秋温度较适中的季节进行;一年内温差达到60℃以上的寒冷地区,在进行碳纤维加固混凝土构件时,应充分考虑温度应力问题。     

体外预应力碳纤维条（带）加固方法研究

系统研究体外预应力碳纤维条（带）快速加固方法中体外预应力的产生和加固机理,提出体外预应力张拉力的算法和加固构件极限承载力的计算公式。介绍采用本加固方法的试验梁与采用CFRP条（带）普通粘贴加固方法的试验梁的加载破坏试验,在相同试验条件下,通过对比试验研究证明本方法加固效果显著,经济性更好,具有很高的推广应用价值。     

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。     

粘贴钢板在预应力混凝土T梁加固中的应用分析

采用有限元程序ANSYS对预应力混凝土T梁钢板加固模型进行分析,通过对粘贴不同厚度的钢板后T梁极限承载力、挠度及裂缝等改变情况的对比,总结了采用粘贴钢板法加固对T梁受力性能的改善情况。     

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。     

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。     

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。