CFRP加固钢筋混凝土箱梁受力状态特征分析
发布时间：2020-12-17 22:28
钢筋混凝土箱梁由于具有截面开展、自重小、出色的抗弯和抗扭能力等特点,被广泛的应用于建造城市立交桥和高架桥。随着桥梁结构使用年限的增加,荷载、环境侵蚀或者地震等灾害的作用,钢筋混凝土箱梁桥会出现使用性能的退化甚至不再满足正常使用的要求,加之经济发展对桥梁服役能力要求不断提高,对性能退化的桥梁结构进行加固,成为对其安全、效益考量的必然选择的举措。目前,钢筋混凝土箱梁桥加固普遍选择具有轻质、高强、易于操作的碳纤维材料（CFRP）。在CFRP加固的研究中,通常以试件极限承载能力的改进来估算桥梁整体承载能力的提高,已经提出了一些理论公式来评价CFRP加固后的桥梁工作性能。但是,由于参数设定以及荷载工况的影响,这些公式往往是半经验半理论的,而且对于加固后结构或构件受力状态的变化过程没有形成系统的、统一的认识,许多隐藏在试验数据中的结构工作行为特征还未被发掘。因此,本文应用结构受力状态理论,对CFRP加固钢筋混凝土箱梁的试验数据进行受力状态建模分析,揭示加固箱梁在弯剪扭共同作用下的工作规律,主要如下:（1）阐述了结构受力状态理论的内涵与分析方法。阐述中,考虑了拟进行受力状态建模分析的CFRP加固箱梁...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢筋混
蟮慕ㄖ?峁贡匦胱龀龈谋洌?枰?越?构提出相应的加固方案，确保有一定的适用性。为了改善原有结构的受力性能、提高服役年限，需要对无法满足正常使用要求的结构进行补强。在上世纪80、90年代，我国大规模修建了钢筋混凝土桥梁，这些结构到现在已经使用接近半个多世纪的时间了，由于当时建造手段不足以及后期保养不当，有些结构不满足继续正常使用的标准，但是由于土建投资较大，采用较小的代价对结构进行加固以恢复其承载能力，往往要比拆除重建更加经济合理，钢筋混凝土桥梁的加固问题现在正在引起越来越多的重视[2]。图1-2CFRP布在桥梁结构中的应用目前在结构加固设计中，结合影响构件或者结构承载能力大小等因素，加固方案一般是从以下几个角度来考虑的：改变截面大孝外部增设高强材料或施加预应力技术等。在上述思路中，作为新兴的高强材料—碳纤维布（CFRP布）具有诸多的材料优势：（1）质量轻雹强度极高。CFRP布的强度通常要
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-29-在改善箱梁的受力性能方面充分发挥作用。例如，布置在底面的CFRP发挥类似纵筋的作用承担拉力，导致混凝土受压范围显著增大，反映了箱梁受力状态的质变跳跃特征。通过分析这两根试验梁跨中截面应变云图的发展趋势可以看出，在各自的失效荷载前后，应变场分布模式具有明显的突变特征，很好地体现了量变到质变的物理规律。通过横向对比分析从30kN·m到45kN·m荷载下的G1梁和G5梁的应变云图，CFRP的加固效果可以被揭示出来，总结如下：（1）在相同的荷载水平下，G5梁的受压区高度要比G1梁大很多，表明在使用CFRP加固之后，箱梁中混凝土的抵抗受压的能力被充分发挥出来。且G5梁应变场的数值要比G1梁小，说明在同级荷载下，G5梁的变形要比G1梁校（2）G5梁中的L/2截面超过极限拉应变的区域比G1梁的小很多，说明混凝土退出工作的区域较少，整个截面有较大的区域对结构承载贡献较大，说明包裹CFRP可以对梁体的裂缝起到明显地限制作用，从而改善箱梁的工作性能。图3-12G1梁和G5梁应变云图分布模式HHHH
【参考文献】：
期刊论文
[1]FRP加固损伤钢筋混凝土梁研究综述[J]. 姜浩,张天鹏,田龙强. 低温建筑技术. 2018(09)
[2]碳纤维布加固混凝土梁的极限承载力试验研究[J]. 仇泽,李伟平,王激扬,穆富江,徐世烺. 混凝土. 2018(02)
[3]碳纤维布与芳纶布加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究[J]. 丁智,张霄,吴云双,王飞达. 建筑结构学报. 2015(S2)
[4]碳纤维布在混凝土箱梁加固中的应用研究[J]. 张武,刘汝生,康映德. 南阳理工学院学报. 2014(03)
[5]ABAQUS混凝土损伤因子取值方法研究[J]. 秦浩,赵宪忠. 结构工程师. 2013(06)
[6]箍筋约束混凝土的本构关系研究[J]. 刘立军,贾明明,于晓辉. 工业建筑. 2012(S1)
[7]碳纤维布加固混凝土梁弯曲性能的试验研究[J]. 侯敏,王清远,董江峰,何东. 中国测试. 2012(02)
[8]碳纤维布加固火灾后钢筋混凝土梁的试验研究[J]. 王红亚,陈礼刚,孙羽. 四川建筑科学研究. 2011(06)
[9]预应力CFRP加固钢筋混凝土梁补强效果的数值模拟分析[J]. 黄丽华,张芳芳,张哲. 四川建筑科学研究. 2011(06)
[10]CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝研究[J]. 刘其伟,华明,翟瑞兴,王键. 公路交通科技. 2007(12)
博士论文
[1]基于结构受力状态分析理论的结构共性工作性能分析[D]. 史俊.哈尔滨工业大学 2018
[2]碳纤维布加固桥梁的设计理论研究[D]. 李松辉.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]钢管混凝土拱模型面内外受力状态特征分析[D]. 杨康康.哈尔滨工业大学 2019
[2]平面钢框架连续倒塌的受力状态分析[D]. 李伟涛.哈尔滨工业大学 2018
[3]空间钢框架受力状态及失效准则研究[D]. 陈发鑫.哈尔滨工业大学 2017
[4]CFRP加固钢筋混凝土箱梁弯剪扭复合受力研究[D]. 杨高飞.兰州交通大学 2016
[5]基于有限元分析的CFRP板加固RC梁相关问题研究[D]. 孙伟胜.哈尔滨工程大学 2011
[6]FRP加固梁破坏模式的数值模拟和理论分析[D]. 柯志贵.大连理工大学 2008
[7]CFRP抗弯加固在钢筋混凝土桥梁中的研究与应用[D]. 张建伟.浙江大学 2007
本文编号：2922817
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钢筋混
蟮慕ㄖ?峁贡匦胱龀龈谋洌?枰?越?构提出相应的加固方案，确保有一定的适用性。为了改善原有结构的受力性能、提高服役年限，需要对无法满足正常使用要求的结构进行补强。在上世纪80、90年代，我国大规模修建了钢筋混凝土桥梁，这些结构到现在已经使用接近半个多世纪的时间了，由于当时建造手段不足以及后期保养不当，有些结构不满足继续正常使用的标准，但是由于土建投资较大，采用较小的代价对结构进行加固以恢复其承载能力，往往要比拆除重建更加经济合理，钢筋混凝土桥梁的加固问题现在正在引起越来越多的重视[2]。图1-2CFRP布在桥梁结构中的应用目前在结构加固设计中，结合影响构件或者结构承载能力大小等因素，加固方案一般是从以下几个角度来考虑的：改变截面大孝外部增设高强材料或施加预应力技术等。在上述思路中，作为新兴的高强材料—碳纤维布（CFRP布）具有诸多的材料优势：（1）质量轻雹强度极高。CFRP布的强度通常要
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-29-在改善箱梁的受力性能方面充分发挥作用。例如，布置在底面的CFRP发挥类似纵筋的作用承担拉力，导致混凝土受压范围显著增大，反映了箱梁受力状态的质变跳跃特征。通过分析这两根试验梁跨中截面应变云图的发展趋势可以看出，在各自的失效荷载前后，应变场分布模式具有明显的突变特征，很好地体现了量变到质变的物理规律。通过横向对比分析从30kN·m到45kN·m荷载下的G1梁和G5梁的应变云图，CFRP的加固效果可以被揭示出来，总结如下：（1）在相同的荷载水平下，G5梁的受压区高度要比G1梁大很多，表明在使用CFRP加固之后，箱梁中混凝土的抵抗受压的能力被充分发挥出来。且G5梁应变场的数值要比G1梁小，说明在同级荷载下，G5梁的变形要比G1梁校（2）G5梁中的L/2截面超过极限拉应变的区域比G1梁的小很多，说明混凝土退出工作的区域较少，整个截面有较大的区域对结构承载贡献较大，说明包裹CFRP可以对梁体的裂缝起到明显地限制作用，从而改善箱梁的工作性能。图3-12G1梁和G5梁应变云图分布模式HHHH
【参考文献】：
期刊论文
[1]FRP加固损伤钢筋混凝土梁研究综述[J]. 姜浩,张天鹏,田龙强. 低温建筑技术. 2018(09)
[2]碳纤维布加固混凝土梁的极限承载力试验研究[J]. 仇泽,李伟平,王激扬,穆富江,徐世烺. 混凝土. 2018(02)
[3]碳纤维布与芳纶布加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究[J]. 丁智,张霄,吴云双,王飞达. 建筑结构学报. 2015(S2)
[4]碳纤维布在混凝土箱梁加固中的应用研究[J]. 张武,刘汝生,康映德. 南阳理工学院学报. 2014(03)
[5]ABAQUS混凝土损伤因子取值方法研究[J]. 秦浩,赵宪忠. 结构工程师. 2013(06)
[6]箍筋约束混凝土的本构关系研究[J]. 刘立军,贾明明,于晓辉. 工业建筑. 2012(S1)
[7]碳纤维布加固混凝土梁弯曲性能的试验研究[J]. 侯敏,王清远,董江峰,何东. 中国测试. 2012(02)
[8]碳纤维布加固火灾后钢筋混凝土梁的试验研究[J]. 王红亚,陈礼刚,孙羽. 四川建筑科学研究. 2011(06)
[9]预应力CFRP加固钢筋混凝土梁补强效果的数值模拟分析[J]. 黄丽华,张芳芳,张哲. 四川建筑科学研究. 2011(06)
[10]CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝研究[J]. 刘其伟,华明,翟瑞兴,王键. 公路交通科技. 2007(12)
博士论文
[1]基于结构受力状态分析理论的结构共性工作性能分析[D]. 史俊.哈尔滨工业大学 2018
[2]碳纤维布加固桥梁的设计理论研究[D]. 李松辉.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]钢管混凝土拱模型面内外受力状态特征分析[D]. 杨康康.哈尔滨工业大学 2019
[2]平面钢框架连续倒塌的受力状态分析[D]. 李伟涛.哈尔滨工业大学 2018
[3]空间钢框架受力状态及失效准则研究[D]. 陈发鑫.哈尔滨工业大学 2017
[4]CFRP加固钢筋混凝土箱梁弯剪扭复合受力研究[D]. 杨高飞.兰州交通大学 2016
[5]基于有限元分析的CFRP板加固RC梁相关问题研究[D]. 孙伟胜.哈尔滨工程大学 2011
[6]FRP加固梁破坏模式的数值模拟和理论分析[D]. 柯志贵.大连理工大学 2008
[7]CFRP抗弯加固在钢筋混凝土桥梁中的研究与应用[D]. 张建伟.浙江大学 2007
本文编号：2922817
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