预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁数值分析

采用预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁,可以改善加固梁的力学性能。采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP板加固钢筋钢筋混凝土T梁进行了数值模拟分析,研究了预应力CFRP板加固与非预应力CFRP板加固对钢筋混凝土T梁力学性能的影响,在此基础上分析了部分参数对预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁的影响。     

Numerical Analysis of T-Beam Strengthened by Prestressed CFRP Plate

采用预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁,可以改善加固梁的力学性能.采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP板加固钢筋钢筋混凝土T梁进行了数值模拟分析,研究了预应力CFRP板加固与非预应力CFRP板加固时钢筋混凝土T梁力学性能的影响,在此基础上分析了部分参数对预应力CFRP板加固钢筋混凝土T梁的影响.     

无粘结预应力CFRP板加固受损钢梁疲劳试验研究

老旧钢桥在长期运营过程中容易疲劳开裂,严重影响桥梁结构安全,为改善受损钢梁构件的疲劳性能,采用大比例疲劳模型试验对无粘结预应力碳纤维增强复合材料（CFRP）板加固受损钢梁进行研究,基于Paris公式提出疲劳强度-寿命（S-N）曲线的确定方法,并分析不同预应力水平对受损钢梁寿命影响. 对不同预应力水平CFRP板加固的双缺口受损钢梁在循环荷载下进行疲劳试验,结果表明:施加预应力可降低裂纹扩展速率和受损钢梁残余挠度超过40%,最少可延长受损钢梁的疲劳寿命3倍;最高预应力水平所加固的受损钢梁,其疲劳寿命最少提高了8倍,且预应力CFRP板加固后缺口钢梁疲劳强度等级由51 MPa提高到75 MPa. 理论预测结果与试验结果符合较好,可作为推荐方法.      

预应力CFRP板加固钢板受拉疲劳性能试验研究

为较好地预测预应力碳纤维材料(CFRP)板加固钢结构的疲劳性能,采用考虑有效应力强度因子幅的Pairs公式,分析了粘贴预应力CFRP板加固钢板的疲劳裂纹扩展行为.通过粘贴CFRP板的含中心孔的预制裂纹钢板的疲劳试验,分析了应力比、CFRP板刚度、预应力及粘结胶性能等因素对疲劳裂纹扩展的影响.试验结果表明:加固后结构的疲劳寿命提高16倍以上,疲劳寿命的理论分析结果偏于保守;预应力是疲劳寿命的主要影响因素,而CFRP板和粘结胶性能的影响有限;应力比埘疲劳寿命的影响很大,因此,对交通荷载的正确预估是加固能否取得成功的基础.     

某外贴CFRP板加固预应力空心板梁桥数值分析研究

外贴CFRP板加固混凝土结构是目前运用较为广泛的加固方法。针对某预应力混凝土空心板实际加固桥梁,总结了加固结构承载力计算公式,建立了Ansys有限元分析模型,进行了预应力空心板桥梁CFRP板加固前后的承载力计算,同时考察了最佳CFRP板预应力、混凝土强度对加固结构承载力的影响。有限元分析表明:有限元承载力分析值与承载力公式计算值较为吻合,验证了有限元模型的可行性。CFRP板加固预应力空心板结构提高了其抗裂能力,同时加固结构的承载力得到显著提高。加固后静载试验混凝土挠度、应变均降低。不同CFRP板预应力水平分析表明,CFRP板预应力过大或者过小均是不利的,本有限元模型中确定的最佳预应力大小为1 000 MPa,当采用C60混凝土时,加固结构的承载性能提高最有利。     

预应力CFRP加固混凝土柱抗震性能的数值分析

采用预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱,可以提高柱的抗震性能．本文采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验过程进行了数值模拟分析,提出了分析同类问题的有限元算法,研究了预应力大小对预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,分析了预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱的破坏机理．分析结果表明：随着FRP片材预应力度的增加,被加固柱的滞回曲线趋于饱满,滞回环的外包面积增大,延性增加,其耗能能力和抗震性能显著提高．     

考虑非对称摩阻影响的后张预应力锚固损失计算方法

为改进后张预应力混凝土梁直线、曲线混合布束的预应力锚固损失计算方法，提高预应力锚固损失的理论计算精度，对预应力钢束微段建立静力平衡方程; 利用不同钢束形状间的变形协调关系和应力连续条件，考虑设计中预应力钢束直线、曲线混合分布的实际影响参数与正、反摩阻损失差异，建立了针对预应力混合布束锚固损失求解的分段逼近理论，推导了预应力锚固损失精确计算公式，并编制了Python程序，实现了自动求解与简化计算; 通过现场足尺模型试验比较了精确公式与现行公路和铁路桥梁设计规范中预应力锚固损失理论算法的计算误差。研究结果表明:后张预应力直线、曲线混合布束锚固时反摩阻效应小于张拉时的正摩阻效应，且实际中反摩阻影响长度与现行桥梁设计规范算法有较大偏差; 采用提出的方法推算的反摩阻影响范围总体与中国铁路桥梁设计规范更为接近，在精度和离散度方面比现行公路与铁路桥梁设计规范分别高出16.7%和14.9%，且与模型试验数据的相关度更高，变异性更小; 在后张预应力混凝土结构相关研究中应考虑实际预应力直线、曲线混合布束线形与不对称正、反摩阻效应的影响，采用分段逼近法计算钢束预应力锚固损失; 在进行后张预应力混凝土结构设计时，从简化计算的角度考虑，建议采用现行铁路桥梁设计规范计算反摩阻效应。      

预应力碳纤维板加固系统预应力损失的研究进展

总结了国内对预应力碳纤维板加固桥梁应力损失的试验研究,主要分为预应力碳纤维板加固钢梁的应力损失试验研究和预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的应力损失试验研究,分别综述了预应力碳纤维板放张瞬间、锚固端滑移、碳纤维板徐变等情况下预应力损失大小及作用时间,并考察了预应力水平高低和钢筋混凝土开槽情况对预应力损失率的影响。     

某匝道桥体外预应力加固设计

以一座匝道桥体外预应力加固设计为工程背景,介绍了主梁结构产生裂缝的原因,对预应力非常规损失及基础不均匀沉降的影响进行了研究,提出了该桥的加固目标和方法,并对加固效果进行了理论分析,以期为同类桥梁的加固提供参考。     

预应力CFRP布加固CRC梁的抗弯承载力计算

锈蚀钢筋会引起构件承载能力下降,为了提高构件承载力保证其完成预定的使用功能,需对其进行加固处理。结合锈蚀钢筋混凝土构件和预应力CFRP布加固后构件的受力特征,在相关试验研究的基础上,运用受力平衡方程,推导了锈蚀钢筋屈服、混凝土压碎及预应力CFRP布拉断等状态下的承载力计算公式,并将理论结果与试验结果进行了对比,吻合较好,可以用于指导工程实践。     

预应力碳纤维板在桥梁加固工程中的应用

文章以某受损桥梁为例,对预应力碳纤维板加固桥梁构件的设计思路、施工工艺进行探讨,并对加固过程进施工监测,结果表明预应力碳纤维板能够有效地改善粱体的受力性能,加固效果显著,可在桥梁加固工程中推广采用。     

基于CFRP布和SMA/CFRP组合贴片的桥梁横隔板疲劳裂纹修复方法

为了解决长期服役状态下正交异性钢桥面板的横隔板弧形切口处在车致振动和反复轮压荷载作用下的疲劳开裂问题,提出了2种加固方法,即碳纤维增强复合材料(CFRP)布粘贴止裂孔法和通过激活形状记忆合金(SMA)引入预应力的SMA/CFRP组合贴片粘贴止裂孔法;对修复后的横隔板试件进行静力和疲劳加载试验,建立了相应的有限元模型对不同加固方法进行数值模拟和参数分析,对比了不同加固方法的修复效果。研究结果表明：在止裂孔的基础上粘贴CFRP布和SMA/CFRP组合贴片后,横隔板止裂孔边的应力相比单纯止裂孔修复时分别降低了12.46%和44.90%,横隔板的疲劳寿命分别为单纯止裂孔修复横隔板的2.57和5.07倍,2种方法可有效提高开裂区域的局部刚度,改善横隔板开裂局部的应力集中和疲劳受力性能;采用CFRP布粘贴修复时,增加CFRP布层数可以明显降低横隔板上的应力水平和应力集中程度,但为保证CFRP布和钢板间的黏结性能,实际应用中建议粘贴2～3层CFRP布为宜;采用SMA/CFRP组合贴片修复时,钢板上的应力集中程度随SMA丝激活应力的增加近似成线性下降,实际工程中可通过增大SMA丝的激活应力来有效提升修...     

弯曲孔道摩阻预应力损失试验研究

预应力混凝土桥梁结构过大的预应力损失,导致桥梁结构过早的失效或破坏.预应力钢绞线与孔道壁之间的摩阻是预应力损失的主要因素.文中针对预应力混凝土结构设计中弯曲孔道引起的预应力损失问题,通过对接触正应力的理论分析,指出了现行预应力混凝土结构设计中接触正应力假设的不合理性.利用试验方法,研究了不同张拉力、不同接触面夹角θ与摩擦力矩之间的关系,说明了弯曲孔道引起的预应力损失随着外力的增加迅速增大,是引起结构预应力损失的重要因素,从而指出了现有结构设计方法的严重不足和对结构预应力损失计算所带来的偏差.     

轴压作用下CFRP加固圆钢管短柱的静力承载力分析

为了研究轴压作用下碳纤维增强复合材料（carbon fibre-reinforced polymer,CFRP）加固圆形空心截面（circular hollow section,CHS）钢管短柱的极限承载力,对轴压作用下CFRP加固CHS钢管短柱进行了理论和数值分析. 理论分析中,利用等效截面法推导了两种不同粘贴方式（全环向粘贴以及环向和纵向交替粘贴）的CFRP加固圆钢管短柱在轴压作用下静力承载力的理论计算公式;数值分析中,将特征值屈曲与Riks法相结合建立了轴压作用下CFRP加固圆钢管短柱的非线性有限元分析模型. 对该模型中的环向和纵向CFRP进行应力分析后发现,环向CFRP处于拉伸状态,约束钢管的径向变形;纵向CFRP会承担轴压荷载中的部分压力,限制钢管的变形. 最后,将所建立的有限元分析模型结果和所推导的理论公式结果与已有文献的试验结果进行对比,发现三者之间的最大误差不超过2%,验证了建立的有限元模型和所推导的理论公式分析结果的准确性.      

在役混凝土简支梁有效预应力计算

为了对在役混凝土桥梁结构永存预应力和实际承载能力进行评估,用后张法测试混凝土简支梁在不同预应力值作用下的自振频率和在相同预应力值、不同竖向力值作用下的挠度,以混凝土简支梁的振动基频随预应力作用值的增大而有规律地增大为基础,回归出简支梁的有效刚度与预应力函数表达式,计算出PC简支梁的挠度计算值,并与试验测试挠度值进行了比较。结果表明,在混凝土受拉区开裂前,T型梁和实心板梁的计算结果误差均不超过10%,其中实心板梁有80%的测试数据误差在±5%以内;空心板梁的计算结果误差不超过15.71%,有73.3%的误差不超过10%;用实测简支梁基频和挠度可推算出简支梁的有效预应力,可进行预应力混凝土结构的安全评估。     

预应力CFRP及钢绞线加固桥梁效果对比分析

为了比较预应力CFRP及预应力钢绞线对桥梁的加固效果,以某T梁桥加固为例,利用Midas软件对两种加固方式进行建模分析。结果表明,采用两种方法加固均能提高T梁的承载能力,预应力CFRP加固T梁后的最大挠度值比预应力钢绞线加固后的值大1.9mm,最大弯矩值大180.2k N·m,预应力CFRP加固后的T梁承载能力提升程度较预应力钢绞线加固后的大。     

嵌贴长度对表层嵌贴预应力CFRP板条加固钢筋混凝土梁抗弯性能影响研究

设计制作了3个不同嵌贴长度的表层嵌贴预应力CFRP板条加固钢筋混凝土梁,通过加固梁和对比梁的四点弯曲试验,研究了不同嵌贴长度的加固梁的开裂荷载、屈服荷载及最终破坏模式等抗弯性能。同时建立了加固梁的有限元分析模型,模拟不同嵌贴长度下的加固模型的受力情况。研究结果表明:增加预应力CFRP板条嵌贴长度,能有效提升加固梁的抗弯性能和延性随之提升,CFRP板条材料的利用率也随之升高,同时加固梁的最终破坏形式由梁底混凝土保护层逐渐剥离破坏转变为CFRP板条达到极限强度断裂破坏。     

体外预应力加固板梁的试验研究

针对某铁路桥拆除的病害板梁,采用了锚固端使用钢锚座施工的体外预应力加固技术,介绍了加固过程。通过对加固前、加固后的静载试验、疲劳试验,分析证明了体外预应力加固法可以显著的提高板梁的承载能力,且板梁经加固后性能稳定,验证了利用体外预应力法对板梁进行加固的可靠性,为类似工程的加固提供了科学依据。     

基于影响矩阵的桁架结构预应力损失识别方法

为计算出每束预应力钢束实时的预应力损失,依据预应力桁架结构观测变形,基于位移影响矩阵原理提出一种预应力损失识别方法. 通过有限元分析,建立预应力损失值与桁架结构观测点位移值之间的关系方程,并依据极小值优化原理,获得预应力损失值. 研究表明:当单位预应力损失取30%～50%时,得到的位移影响矩阵计算预应力损失时误差最小,约为1%～2%;三角形桁架1/4跨度和3/4跨度处位移观测点对预应力损失的敏感性最高. 最后,以黔渝线上某高铁站房的大跨钢筋预应力桁架结构为例,验证了该方法的正确性.      

城市立交桥牛腿开裂及加固的模型试验

为保障城市立交桥梁的安全运营,以成都市三环路牛龙路立交桥为工程背景,分别进行了主桥和匝道桥牛腿模型开裂及加固的试验研究.通过控制裂缝的区域、形状和大小模拟实桥牛腿开裂,分析引起牛腿开裂的因素;对开裂后的牛腿进行补强预应力筋加固,对比加固前后牛腿的应力,分析补强预应力筋锚下应力,考察该加固方法的有效性.研究表明:引起牛腿开裂的原因有预应力损失过大、重车影响和车辆偏载效应等;补强预应力筋加固切实可行.