混凝土梁抗剪加固效果监测与评估

发布时间：2020-06-26 14:41

【摘要】：随着交通运输事业的快速发展和桥梁使用年限的增加,在役的预应力混凝土连续箱梁桥普遍存在抗剪承载能力不足、腹板出现斜向开裂的现象,维修加固问题日益突出。聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC:Polyvinyl Alcohol-Engineered Cementitious Composite)加固法是一种新型的混凝土结构加固技术。该加固方法利用纤维混凝土优良的物理力学性能,改善桥梁的受力状况、提高桥梁的耐久性,具有广阔的应用前景。本文基于长标距光纤光栅传感技术,对PVA-ECC在试验梁及实际桥梁中的抗剪加固效果进行监测和分析,对PVA-ECC加固法进行更深入的研究。本文的主要研究内容及结论如下:(1)对采用PVA-ECC加固的钢筋混凝土梁进行了抗剪试验,试验包括2根对比梁和4根加固梁,研究了原梁配筋率、加固层厚度对加固效果的影响。采用FBG应变传感器实时监测试验梁跨中、剪跨区等部位的应变变化,同时观测试验梁的挠度变化与裂缝开展情况,分析了加固梁极限抗剪承载力及破坏模式。试验结果表明,PVA-ECC加固方法可以有效提高钢筋混凝土梁的抗剪承载能力,最大提高了124%;监测到的数据可以准确反映结构的状态变化,为加固效果的评估提供依据。(2)采用有限元软件ANSYS建立了试验构件的有限元分析模型,按照试验梁的设计参数进行了非线性分析,研究了原梁配筋率和加固层厚度参数对抗剪加固效果的影响。结果表明,有限元计算结果与试验结果吻合良好,误差最大不超过8%,可以准确的模拟试验梁受力全过程,包括应力应变的分布、裂缝的出现与发展以及极限承载能力等,运用此模型可以对抗剪加固试验进行拓展分析。(3)以灌云北枢纽C匝道桥PVA-ECC抗剪加固工程为背景,采用分布式长标距光纤光栅传感技术,对桥梁加固前后关键部位的应变变化进行监测,研究了PVA-ECC的实际加固效果;同时建立有限元模型,对加固全过程进行模拟分析。综合结果表明,加固后桥梁各部位的应变响应相比加固前均有不同程度的降低,中跨、边跨跨中的主应力分别降低了24.1%、9.5%,箱室所有腹板的最大拉应力不超过0.7MPa,说明PVA-ECC加固可以有效改善结构的应力水平,提高桥梁的抗剪承载能力;同时也验证了加固方法的有效性以及监测技术的实用性和可靠性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU37
【图文】：

抗压强度试验,立方体,强度

立方体抗压强度试验

薄板拉伸

10（a）试验现场图（b）单轴拉伸应力-应变曲线图 2-2 PVA-ECC 薄板拉伸试验在拉伸试验过程中， PVA-ECC 薄板的初始裂缝在靠近中部位置出现，裂缝的宽度相对较小，纤维可以承担一部分拉应力，同时纤维的桥连作用可以将裂缝处的应力传递至未开裂截面，整体的刚度及传力性能并未受到较大削弱，试件的承载力瞬间降低后又重新恢复到原先的水平，随着加载的进行，初始裂缝贯穿整个截面并且宽度增大，同时新的细小裂缝不断产生，每个裂缝处的纤维均发挥作用，抑制裂缝的发展，如此反复，使得试件的裂缝分布呈现细而密的特征，这些细小裂缝的形成将使得材料的宏观拉应变增大百倍；随着荷载的继续增大，裂缝间基体内嵌固纤维所提供的桥联应力不足以使基体内产生新的裂缝，原有裂缝不断变宽，临近破坏荷载时，其中一条裂缝宽度明显增大发展为临界裂缝，试件最终发生破坏。从薄板拉伸的应力-应变曲线看，最大拉应力

【参考文献】