预应力碳纤维板加固既有桥梁的应用研究

发布时间：2017-04-14 10:18

  本文关键词：预应力碳纤维板加固既有桥梁的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：桥梁是确保道路畅通的咽喉,也是重要的民生工程。随着经济的迅速发展,科学技术水平的提高,交通运输量也必然随之增加。为缓解交通压力,兴建了大量的桥梁工程,但同时现役桥梁会因起初设计标准值低、施工不当,自然环境影响以及人为等因素出现各种各样的病害。这些病害可能会直接影响桥梁的承载能力,使桥梁发生破坏;也可能对桥梁长期使用产生影响,造成安全隐患。因此,研究优良的桥梁加固技术对推动我国交通事业的发展具有重大意义。预应力碳纤维板加固法是近几年新兴的一种结构加固技术,它结合了普通粘贴碳纤维片材加固法和预应力加固法的优点,通过对碳纤维板施加预应力后粘贴到需加固构件的受拉面上,使其与加固构件共同受力,增加了结构的承载能力,减小了结构的变形,提高了构件的刚度,改善了构件的受力性能。由于碳纤维材料具备轻质高强、耐腐蚀、施工便利以及耐久性等优点,使其与其他传统加固方式相比有很大的优势,在土木工程领域有很好的发展前景。随着科技越来越发达,计算机水平随之不断进步,有限元软件也日益完善,将预应力碳纤维板加固技术与有限元模拟软件结合,可以更好、更快、更方便的分析加固梁的受力性能,为实际工程的设计施工提供参考。本文主要研究内容包括:首先介绍预应力碳纤维板加固法的原理以及理论计算方法,为之后工作提供理论依据和技术支持;然后结合工程实例,对依托工程进行现场观察以及静、动载试验,了解该工程现存问题,即混凝土存在蜂窝、麻面及裂缝等现象,钢筋存在锈蚀及失效情况,进而提出解决方案。最后选择预应力碳纤维板加固法为最优方案,并利用桥梁博士有限元软件验证加固效果,对原设计、实际施工以及加固后三种情况做对比分析(本文仅对六号梁做以说明),验算内容包括:持久状况承载能力极限状态验算、持久状况正常使用极限状态验算以及持久状况的应力验算。根据实际所做工作以及对预应力碳纤维板加固法的深刻体会,本文做出了总结并提出了进一步的研究内容。预应力碳纤维板加固法是未来结构加固行业的发展趋势,该依托工程成功的加固效果具有较大的工程实用价值,为预应力碳纤维板加固法应用于实际工程项目打下了坚定的基础。
【关键词】：预应力碳纤维板 桥梁病害 桥梁加固 荷载试验 有限元分析 承载力
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.72
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景及意义10-14
• 1.2 预应力碳纤维板加固方法的特点14-15
• 1.2.1 碳纤维材料性能简介14
• 1.2.2 预应力碳纤维板加固法的优点14-15
• 1.3 预应力碳纤维板加固国内外研究现状15-18
• 1.3.1 国内研究现状15-16
• 1.3.2 国外研究现状16-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-19
• 第二章 预应力碳纤维板加固理论分析19-30
• 2.1 预应力碳纤维板加固原理及方法19
• 2.2 预应力碳纤维板应力损失的计算19-22
• 2.2.1 张拉控制应力19-20
• 2.2.2 预应力损失和碳纤维板的有效张拉应力20-22
• 2.3 预应力碳纤维板加固梁正截面承载能力的计算22-29
• 2.3.1 基本假定22-25
• 2.3.2 破坏模式25
• 2.3.3 受弯承载力的计算25-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 依托工程成桥荷载试验30-46
• 3.1 依托工程概况30-31
• 3.2 桥梁外观检查31-34
• 3.2.1 桥梁技术状况检查31-33
• 3.2.2 桥梁专项检测33-34
• 3.3 静载试验34-42
• 3.3.1 静载试验目的34
• 3.3.2 静载试验方案34-35
• 3.3.3 荷载效率35-37
• 3.3.4 静载试验车辆加载布置37-39
• 3.3.5 结果及分析39-42
• 3.3.6 静载试验结论42
• 3.4 动载试验42-45
• 3.4.1 测试截面及测试目的42-43
• 3.4.2 试验内容43
• 3.4.3 试验方法及测点布置43-44
• 3.4.4 结果及分析44
• 3.4.5 动载试验结论44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 第四章 依托工程有限元模拟分析46-72
• 4.1 加固方案46-54
• 4.2 有限元模型的建立54-56
• 4.2.1 全桥模型54
• 4.2.2 主要材料及参数54-55
• 4.2.3 结构主要荷载55-56
• 4.3 有限元模拟结果对比分析56-71
• 4.3.1 持久状况承载能力极限状态验算56-59
• 4.3.2 持久状况正常使用极限状态验算59-66
• 4.3.3 持久状况的应力验算66-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 结论与展望72-74
• 5.1 结论72
• 5.2 展望72-74
• 参考文献74-79
• 作者简介及在研究生期间取得的成果79-80
• 致谢80

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