预应力CFRP板对旧桥加固与监测效果分析研究

预应力CFRP板强度高、耐久性强、施工技术简单,可用于旧桥加固。基于桥梁加固施工实践,从预应力CFRP板加固箱梁方案设计、施工技术和质量监测等方面进行阐述,进行了数据收集与整理,分析了加固效果。贺家沟1号大桥存在竖向裂缝,为了恢复桥梁的使用性能,控制箱梁进一步开裂,提高桥梁承载能力,使用预应力CFRP板对箱梁进行加固。施工过程中对预应力CFRP板张拉过程中箱梁混凝土应变变化情况进行监测,并在加固后1年内对CFRP板长期预应力损失进行监测,得出了相关数据,并进行了分析,进而对加固效果进行评定,说明采用预应力CFRP板加固箱梁可以达到预期效果。     

预应力CFRP板在公路桥梁加固中的应用

为了研究预应力CFRP(碳纤维复合材料)板加固技术在公路桥梁上的加固效果及长期性能,该文以新沭河大桥加固工程为例,分析了该桥梁病害特征,并经过有限元模拟分析和方案比选,采用预应力CFRP板加固技术对该桥梁进行加固处理。对所用锚具构造、基本性能及施工工艺等进行了详细分析,在施工过程中通过对CFRP板和梁底混凝土的应力(变)监测来进行预张拉施工监控;通过对CFRP板预应力状况进行长期监测,研究了CFRP板预应力加固的长期效果。监测数据表明:采用预应力CFRP板加固后,箱梁跨中截面混凝土压应力增量约为0.5 MPa;实测CFRP板短期预应力损失率为3%,长期预应力损失率为4%,施工结束3个月后预应力损失趋于稳定。     

预应力CFRP加固小箱梁桥单片张拉加固应力影响数值模拟研究

预应力CFRP由于轻质、高强、耐腐蚀等优点广泛用于桥梁加固工程中。针对一种新型预应力CFRP板加固多片小箱梁桥梁的方法进行了数值分析。基于实际混凝土连续箱梁桥的工程背景,通过有限元建模分析,主要研究了CFRP板预应力在张拉施工过程中多片梁横向应力应变分布情况。研究结果表明,预应力CFRP板能有效地提高桥梁的抗弯承载力,降低桥梁在荷载作用下的应变和挠度。在单片箱梁的预应力加固张拉过程中,会引起箱梁间接缝的横向拉应变,同时张拉过程引起其他片小箱梁的横向应变也是不能忽视的。     

基于光纤光栅传感技术的CFRP板加固桥梁预应力损失监测研究

针对碳纤维CFRP板张拉过程以及预应力损伤长期监测的技术难点,依托预应力CFRP板对现存旧桥加固工程,运用光纤光栅传感器(FBG)监测CFRP板张拉过程、张拉完成后瞬时以及长期预应力损失,并进行精度分析。研究表明:光纤光栅传感器可以精准地测量CFRP板的应变,最大误差为1.15%,明显优于传统钢筋应变片监测方法。工程实践表明,加固完成后CFRP板的长期最大预应力损失值约占张拉设计值的4%并趋于稳定,说明基于FBG的监测手段不仅能满足桥梁加固过程中短期监测需求,而且可以长期监控桥梁后续运营期的预应力损失,具有明显的技术优势。     

预应力CFRP板加固技术在桥梁工程中的应用

由于荷载、环境侵蚀等因素的影响,既有桥梁不可避免的存在老化损伤,因此对桥梁结构进行加固维修已变得尤为重要。本文介绍了预应力CFRP板加固技术的设计原理、施工工艺以及预应力CFRP板加固技术在一座已服役30余年的老化损伤简支梁中的应用,并在该桥加固前后进行了荷载试验,通过试验结果对比分析,对加固效果进行了评定。研究结果表明:碳纤维片材加固技术不但提高了桥梁结构的承载能力、改善了桥梁使用性能,而且取得了良好的经济和社会效益。     

预应力CFRP板加固RC和PPC梁抗弯性能试验

为了掌握预应力CFRP板加固混凝土梁的抗弯性能,进行了6片普通钢筋混凝土(RC)梁及4片部分预应力混凝土(PPC)梁的预应力CFRP板抗弯加固静载试验和非线性有限元分析,探讨不同损伤程度、CFRP板初始预应力大小、梁有效预应力大小等对RC和PPC加固梁的抗弯性能影响。结果表明:采用预应力CFRP板加固后能有效抑制裂缝产生和开展,减小裂缝宽度和构件挠度,显著提高RC和PPC梁的抗弯承载力;加固前的损伤程度越大,CFRP板也越早发生剥离,抗弯极限承载力降低也越大,破坏时CFRP板总是先发生剥离而后断裂;非线性有限元模型能够预测预应力CFRP板剥离前加固梁的抗弯行为,计算结果与试验结果吻合较好;建议CFRP板的初始预应力度控制在0.5左右比较合适。     

刚性自锁式预应力CFRP板加固RC梁抗弯性能试验研究

为了评估预应力CFRP板加固梁在静载和疲劳荷载作用下的加固效果,对预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯性能进行了试验研究。采用刚性自锁式锚固系统将预应力CFRP板锚固于混凝土梁底,共设计试验梁3根,采取四点弯加载方式进行承载力及疲劳试验,1根试验梁未加固,1根用于承载力试验,1根用于疲劳试验,对比研究3根试验梁的承载力与疲劳性能。试验结果表明:采用预应力CFRP板对钢筋混凝土梁进行抗弯加固是一种有效的加固方式,加固后试件开裂荷载提升明显,裂缝分布更加密集;加固后构件承载力提高32%以上,延性有所下降;刚性自锁式锚固系统可以实现正常使用阶段对预应力CFRP板的有效锚固,且具有良好的抗疲劳性能。     

刚性自锁式预应力CFRP板加固RC梁抗弯性能试验研究北大核心

为了评估预应力CFRP板加固梁在静载和疲劳荷载作用下的加固效果,对预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯性能进行了试验研究。采用刚性自锁式锚固系统将预应力CFRP板锚固于混凝土梁底,共设计试验梁3根,采取四点弯加载方式进行承载力及疲劳试验,1根试验梁未加固,1根用于承载力试验,1根用于疲劳试验,对比研究3根试验梁的承载力与疲劳性能。试验结果表明:采用预应力CFRP板对钢筋混凝土梁进行抗弯加固是一种有效的加固方式,加固后试件开裂荷载提升明显,裂缝分布更加密集;加固后构件承载力提高32%以上,延性有所下降;刚性自锁式锚固系统可以实现正常使用阶段对预应力CFRP板的有效锚固,且具有良好的抗疲劳性能。     

预应力CFRP技术在桥梁加固中的应用

以某高速公路立交桥空心板梁边板加固为例,介绍预应力CFRP加固技术的特点、计算及施工工艺。实践表明：应用预应力CFRP加固技术,桥梁结构承载力可满足加固设计要求,且裂缝闭合,恢复部分挠曲变形;可提高构件刚度,桥梁结构的内力分布得到明显改善,取得了满意的综合加固效果。     

受冲击荷载损坏桥梁的预应力CFRP加固方法研究

加拿大一座已运营40年的4跨预应力混凝土简支C形梁桥受冲击荷载损坏,采用3层预应力碳纤维增强材料(CFRP)薄板进行加固。为研究预应力CFRP板锚固系统的可靠性和加固的有效性,进行锚固系统可靠性能的试验、理论和有限元分析。研究结果表明:锚固系统设计可靠;CFRP板的初始脱胶荷载稍低于目标预应力水平;牵引板端部应力集中明显,是导致脱胶的重要因素,建议在锚固设计中考虑牵引板端部的剪应力;加固后,桥梁抗弯、抗裂能力能恢复到未受损状态;相比受损状态,加固后边梁的挠度和内部预应力钢绞线应变都减小了5%;加固后各梁段间的荷载重新分配。AASHTO LRFD评估表明该桥加固后在设计车辆荷载下是安全的。     

变黏结预应力CFRP板加固受弯构件试验研究

针对碳纤维板与混凝土界面间结构胶随着时间的推移逐渐老化从而失去黏结力的问题,提出了变黏结预应力碳纤维板加固概念。为了得出变黏结预应力CFRP板加固受弯构件在长期预应力及外界荷载作用下的承载能力及破坏形态,在室内采用无黏结、有黏结和变黏结预应力CFRP板加固技术分别对3根5. 6 m长的钢筋混凝土梁进行了加固设计,并通过加载试验得出了3种状态下试验梁的力学性能及梁体裂缝变化情况。试验结果表明:有黏结预应力CFRP板加固试验梁较无黏结预应力CFRP板加固试验梁,开裂荷载提高了30%,屈服荷载提高了18%,极限荷载提高了20%;变黏结预应力CFRP板加固试验梁较无黏结预应力CFRP板加固试验梁,开裂荷载提高了36%,屈服荷载提高了4%,极限荷载提高了12%;变黏结预应力CFRP板加固技术同时具有无黏结和有黏结加固技术的特点,在加载前期裂缝的产生与有黏结相似,裂缝间距和宽度都较小,在加载后期随着界面结构胶的慢慢老化逐步失去黏结力,试验梁逐渐变为无黏结加固,但由于裂缝间距在前期基本形成,所以加载后期裂缝间距和宽度几乎与有黏结加固类似,较无黏结加固更有利于增强结构的耐久性。建议在加固设计时,应考虑界面结构胶老化对加固效果的影响,尽可能采用耐久性较好的结构胶。     

体外预应力碳纤维板加固技术研究

以义乌市某典型三跨预应力混凝土连续箱梁桥为研究背景,根据桥梁病害情况提出了体外预应力碳纤维板加固方案并针对加固要点进行分析,从施工监控的角度评判了体外预应力碳纤维板加固的效果。结果表明,体外预应力碳纤维板加固可以较好地改善桥梁结构的线形和受力状况,提升桥梁的安全冗余度,能满足加固设计的要求。     

预应力CFRP板加固钢板轴心受拉行为分析

首先分析比较预应力的施加方法和锚固方式,然后基于一维线弹性理论,对预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固钢板体系的受力过程进行分阶段分析,得到在张拉预应力和受载工况下CFRP板、钢板、胶层的应力分布解析式及CFRP有效粘结长度公式、弹性压缩带来的预应力损失值;最后利用ANSYS中Solid95三维单元进行有限元模拟对比分析。结果表明:直接张拉CFRP板能有效控制预应力及其加固效果,比间接法施加预应力有更多优势;采用高强螺栓连接的平板夹具锚传递大部分荷载,改善了非预应力粘贴加固界面的薄弱特点;该理论分析及有限元模型是可靠、有效的。     

预应力CFRP板加固钢梁抗弯疲劳试验研究

首先,采用修正的Pairs公式分析粘贴预应力CFRP板加固的钢构件的疲劳裂纹扩展行为.然后通过粘贴CFRP板的预制裂纹钢梁4点弯曲进行疲劳试验研究,最后基于阻止裂纹扩展的角度提出一种初步估计加固所需预应力大小的简化计算和设计方法.结果表明,粘贴预应力CFRP板对钢梁疲劳寿命的影响很大,与预制裂纹阶段比寿命提高最高可达10倍以上.不同的预制裂纹,同样的加固措施效果差别可达10倍.采用后张法施加预应力效果很好,锚固装置可以实时控制有效预应力,且预应力损失很小.     

桥梁预应力加固混凝土空心板冻融疲劳试验检测研究

桥梁加固预应力混凝土空心板试验模型设计,桥梁预应力加固混凝土空心试验板冻融试验检测,循环冻融作用下桥梁加固板疲劳性征试验检测。基于粘敷碳纤维布以及粘敷钢板的加固方法,对桥梁疲劳损伤预应力试验空心板,开展循环冻融作用下的模拟构筑件疲劳性征试验检测,以为同类桥梁工程设计及施工应用提供必要技术参考。     

有黏结预应力CFRP板加固RC梁抗弯疲劳试验与理论分析

为研究有黏结预应力CFRP板加固混凝土梁的疲劳性能,共设计了6根构件,其中疲劳试验构件3根,静载试验构件3根。通过200万次疲劳加载过程中疲劳构件的钢筋、CFRP板和混凝土的应变及荷载-挠度曲线分析,研究了预应力水平、锚固方式对加固混凝土梁的疲劳性能的影响,试验结果表明:有黏结预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁的疲劳性能以及疲劳后静力性能良好;预应力水平的提高可以降低试件在疲劳荷载作用下钢筋和梁顶混凝土的应力水平,延缓试件刚度退化;试验采取的两种锚具工作性能良好且差别不明显。通过对试验值进行回归分析,得到了有黏结预应力CFRP加固混凝土梁的疲劳刚度退化规律,并修正了适合有黏结预应力CFRP板加固混凝土构件的疲劳损伤累积计算公式,计算结果表明:该计算公式能够通过疲劳损伤累积规律反算构件的剩余疲劳寿命;有黏结预应力CFRP加固混凝土梁与钢筋混凝土梁的疲劳损伤累积规律存在明显不同,其疲劳损伤累积第1阶段小于疲劳寿命的1%,第1阶段历时更短且第2阶段疲劳损伤累积速率更低;疲劳损伤累积的第1阶段和第2阶段的曲线斜率均为常数并与钢筋最大初始应力有关;提高CFRP板预应力水平能够降低疲劳损伤累积,延长加固构件疲劳寿命。     

不中断交通的CFRP板加固空心板桥梁技术应用

随着城市桥梁交通量的日益增加,有必要探索不中断交通的桥梁加固方法。以重庆市交通最为繁忙的南干道桥为例,介绍在不中断交通的情况下,采用铰缝灌胶和在梁底张拉CFRP板的加固方法,达到增加空心板横向整体性以及提高结构承载能力的目的。同时,通过静力张拉试验测试不同厂家预应力锚具产品的性能以选定锚具产品,优化施工工艺,加强施工过程质量管理。加固后静载试验表明:桥梁承载能力恢复至设计既定目标,加固效果良好。     

自感知碳纤维板在加固工程中的应用

自感知预应力碳纤维板是一种将光纤光栅传感器与碳纤维板复合起来的加固部品,兼顾受力与感知功能。在介绍自感知预应力碳纤维板加固与监测原理的基础上,将其应用于实际加固项目,对碳纤维加固过程及加固后期的预应力变化进行了定期检测与分析。研究表明:自感知预应力碳纤维板具有良好的感知性能,监测精度高;可以对预应力碳纤维板的张拉过程进行有效监测,对不规范施工造成超张拉或少张拉起到良好的监控作用;同时也可以对加固材料内部的预应力变化进行有效监测。自感知预应力碳板应用于桥梁加固监测工作是有效的,具有良好的工程应用前景。     

CFRP板加固箱梁桥顶板在沥青面层施工高温碾压作用后的刚度分析

为了研究沥青面层施工时的高温碾压对公铁两用CFRP板加固的箱梁桥顶板刚度性能的影响,在室内对粘贴CFRP板的钢筋混凝土梁进行高温碾压作用后的刚度模拟对比试验,从加固受拉区和受压区以及CFRP板弹性模量变化时试件刚度变化的角度,开展了高温碾压对粘贴CFRP板的钢筋混凝土试验梁极限承载能力、刚度影响的研究。研究表明,经过高温碾压阶段后粘贴弹性模量分别为150GPa、180GPa和200GPa的CFRP板的钢筋混凝土梁在极限承载力和刚度方面比未粘贴CFRP板前分别有提高:极限承载力分别提高158%、190%和211%、刚度分别提高79%、89%和96%。研究结果对沥青面层施工高温碾压作用后采用粘贴CFRP板的加固技术达到提升桥梁刚度具有指导意义。     

体外预应力碳纤维板加固梁桥工程应用

该文简要介绍了采用专用夹具锚进行体外预应力碳纤维板加固桥梁的特点、原理及施工要点,并结合具体工程实例,探讨了该型夹具锚进行体外预应力碳纤维板加固桥梁工程的应用。