FRP筋增强ECC桥面连接板工作机理及受力特性研究
发布时间：2021-08-27 18:09
多跨简支桥梁中通常设置伸缩缝以满足结构变形需要。桥梁长期暴露在自然环境中,受温湿度变化、酸盐侵蚀、行车荷载作用等影响,伸缩缝极易受损破坏,恶化行车状况,导致伸缩缝两侧桥面受车辆冲击受损;雨水渗漏侵蚀内部钢筋及下部结构,影响结构安全。伸缩缝频繁受损严重影响桥梁寿命,极大增加桥梁维护成本。研究人员提出一种无缝化桥梁设计,建立桥面连接板代替传统伸缩缝,以解决伸缩缝病害带来的不利影响。然而传统钢筋混凝土连接板存在钢筋锈蚀和连接板刚度过大影响相邻结构变形等问题。已有研究表明高韧性水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composites,简称ECC）具备拉伸应变硬化特性和多裂缝开展能力,可有效解决钢筋混凝土桥面连接板中混凝土受拉脆性和裂缝宽度大等缺陷。但钢筋本身刚度较大,且目前连接板设计方法中钢筋配筋率较高,导致连接板区域刚度过大,对连接板变形和主体结构受力产生不利影响;同时钢筋的存在不可避免出现锈蚀现象,影响构件耐久性。纤维增强复合筋（FiberReinforced Polymer Bars,简称FRP筋）相比钢筋具有更高的抗拉强度、较低的弹模和耐腐蚀性,应用于桥面连...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 高韧性水泥基复合材料研究现状及工程应用
1.2.1 概述
1.2.2 研究现状
1.2.3 工程应用
1.3 桥面连接板研究现状
1.4 纤维复合筋材工程应用
1.5 论文主要工作
第二章 ECC制备及基本力学试验
2.1 引言
2.2 试验准备
2.2.1 配合比方案
2.2.2 原材料
2.2.3 试验方法
2.3 试验结果与分析
2.3.1 工作性能
2.3.2 抗压强度
2.3.3 单轴拉伸性能
2.3.4 薄板弯曲韧性
2.4 本章小结
第三章 ECC桥面连接板结构试验
3.1 引言
3.2 ECC桥面连接板试验模型
3.2.1 连接板结构模型
3.2.2 筋材布置
3.2.3 加载装置与支座
3.3 测点布置
3.3.1 筋材应变片布置
3.3.2 连接板表面应变片布置
3.3.3 位移计布置
3.4 试验准备
3.4.1 结构试件制作及养护
3.4.2 试件安装
3.4.3 加载方案
3.5 材性试验
3.5.1 筋材力学性能试验
3.5.2 预留试件力学性能试验
3.6 本章小结
第四章 结构试验结果分析
4.1 引言
4.2 试验现象
4.2.1 试件整体变形形态
4.2.2 连接板变形形态
4.3 荷载-位移曲线
4.4 试件裂缝发展
4.4.1 侧面裂缝发展形态
4.4.2 侧面裂缝统计
4.5 连接板应变变化规律
4.5.1 侧面应变变化规律
4.5.2 底面应变变化规律
4.6 桥面板筋材应变
4.6.1 桥面板底层钢筋应变
4.6.2 桥面板顶层钢筋应变
4.7 连接板筋材应变
4.7.1 试件A连接板钢筋应变
4.7.2 试件B连接板BFRP筋应变
4.7.3 试件C连接板GFRP筋应变
4.7.4 试件D连接板GFRP筋应变
4.7.5 连接板筋材应变对比
4.7.6 连接板安全系数
4.8 本章小结
第五章 有限元模拟与分析
5.1 引言
5.2 材料本构
5.2.1 ECC材料参数
5.2.2 混凝土材料参数
5.2.3 筋材材料参数
5.2.4 钢梁材料参数
5.3 模型建立
5.4 试验模型模拟计算结果
5.4.1 承载力和挠度对比
5.4.2 连接板筋材应变对比
5.4.3 桥面板钢筋应变对比
5.4.4 结构应力和应变云图
5.5 参数化分析
5.5.1 连接板高跨比对结构性能的影响
5.5.2 脱粘带长度对结构性能的影响
5.5.3 配筋率对结构性能的影响
5.6 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]低模量早强型高延性混凝土的力学行为[J]. 张志刚,尹志伟,秦凤江. 建筑材料学报. 2019(05)
[2]桥梁伸缩缝损坏形式及其影响因素分析[J]. 高珂华. 交通世界. 2018(Z2)
[3]高等级公路桥梁伸缩缝常见病害分析及维修养护措施[J]. 史文兴. 交通世界. 2016(22)
[4]ECC-混凝土黏结界面断裂试验研究[J]. 余江滔,许万里,张远淼. 建筑材料学报. 2015(06)
[5]超高韧性水泥基复合材料抗压性能的尺寸效应研究[J]. 李庆华,周宝民,黄博滔,徐世烺,应建坤. 水利学报. 2015(02)
[6]喷射超高韧性水泥基复合材料的力学性能研究[J]. 徐世烺,周斌,李庆华,吴宇星. 水利学报. 2015(05)
[7]复合材料在土木工程中的发展与应用[J]. 冯鹏. 玻璃钢/复合材料. 2014(09)
[8]不同环境条件下GFRP筋长期力学性能实验对比研究[J]. 孙璨,丘文浩,曾宪彬,郑愚. 玻璃钢/复合材料. 2014(08)
[9]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)
[10]高延性水泥基复合材料抗压强度尺寸效应的正交试验研究[J]. 邓明科,常云涛,梁兴文,王晶. 工业建筑. 2013(07)
博士论文
[1]钢桥面高延性水泥基材料铺装层自愈合机理与疲劳损伤研究[D]. 张志刚.东南大学 2016
[2]超高韧性水泥基复合材料与混凝土的界面粘结性能及其在抗弯补强中的应用[D]. 王冰.大连理工大学 2011
[3]超高韧性水泥基复合材料耐久性能试验研究[D]. 蔡新华.大连理工大学 2010
[4]超高韧性水泥基复合材料基本力学性能和应变硬化过程理论分析[D]. 蔡向荣.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]BFRP筋增强自密实纤维混凝土桥面板带受弯性能研究[D]. 周玲珠.华南理工大学 2018
[2]简支梁桥ECC桥面连接板研究[D]. 林雄.东南大学 2017
[3]高强抗裂性弹性混凝土复合材料在公路桥梁桥面连续结构中的应用技术研究[D]. 陈小乐.哈尔滨工业大学 2017
[4]纤维复合材料增强水泥基桥面连接板工作性能研究[D]. 张黎飞.华南理工大学 2017
[5]FRP筋增强PP ECC柱的力学性能研究[D]. 陈威.沈阳建筑大学 2012
[6]聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料单轴受压力学性能试验研究[D]. 姜海军.内蒙古工业大学 2009
本文编号：3366840
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：168 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 高韧性水泥基复合材料研究现状及工程应用
1.2.1 概述
1.2.2 研究现状
1.2.3 工程应用
1.3 桥面连接板研究现状
1.4 纤维复合筋材工程应用
1.5 论文主要工作
第二章 ECC制备及基本力学试验
2.1 引言
2.2 试验准备
2.2.1 配合比方案
2.2.2 原材料
2.2.3 试验方法
2.3 试验结果与分析
2.3.1 工作性能
2.3.2 抗压强度
2.3.3 单轴拉伸性能
2.3.4 薄板弯曲韧性
2.4 本章小结
第三章 ECC桥面连接板结构试验
3.1 引言
3.2 ECC桥面连接板试验模型
3.2.1 连接板结构模型
3.2.2 筋材布置
3.2.3 加载装置与支座
3.3 测点布置
3.3.1 筋材应变片布置
3.3.2 连接板表面应变片布置
3.3.3 位移计布置
3.4 试验准备
3.4.1 结构试件制作及养护
3.4.2 试件安装
3.4.3 加载方案
3.5 材性试验
3.5.1 筋材力学性能试验
3.5.2 预留试件力学性能试验
3.6 本章小结
第四章 结构试验结果分析
4.1 引言
4.2 试验现象
4.2.1 试件整体变形形态
4.2.2 连接板变形形态
4.3 荷载-位移曲线
4.4 试件裂缝发展
4.4.1 侧面裂缝发展形态
4.4.2 侧面裂缝统计
4.5 连接板应变变化规律
4.5.1 侧面应变变化规律
4.5.2 底面应变变化规律
4.6 桥面板筋材应变
4.6.1 桥面板底层钢筋应变
4.6.2 桥面板顶层钢筋应变
4.7 连接板筋材应变
4.7.1 试件A连接板钢筋应变
4.7.2 试件B连接板BFRP筋应变
4.7.3 试件C连接板GFRP筋应变
4.7.4 试件D连接板GFRP筋应变
4.7.5 连接板筋材应变对比
4.7.6 连接板安全系数
4.8 本章小结
第五章 有限元模拟与分析
5.1 引言
5.2 材料本构
5.2.1 ECC材料参数
5.2.2 混凝土材料参数
5.2.3 筋材材料参数
5.2.4 钢梁材料参数
5.3 模型建立
5.4 试验模型模拟计算结果
5.4.1 承载力和挠度对比
5.4.2 连接板筋材应变对比
5.4.3 桥面板钢筋应变对比
5.4.4 结构应力和应变云图
5.5 参数化分析
5.5.1 连接板高跨比对结构性能的影响
5.5.2 脱粘带长度对结构性能的影响
5.5.3 配筋率对结构性能的影响
5.6 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]低模量早强型高延性混凝土的力学行为[J]. 张志刚,尹志伟,秦凤江. 建筑材料学报. 2019(05)
[2]桥梁伸缩缝损坏形式及其影响因素分析[J]. 高珂华. 交通世界. 2018(Z2)
[3]高等级公路桥梁伸缩缝常见病害分析及维修养护措施[J]. 史文兴. 交通世界. 2016(22)
[4]ECC-混凝土黏结界面断裂试验研究[J]. 余江滔,许万里,张远淼. 建筑材料学报. 2015(06)
[5]超高韧性水泥基复合材料抗压性能的尺寸效应研究[J]. 李庆华,周宝民,黄博滔,徐世烺,应建坤. 水利学报. 2015(02)
[6]喷射超高韧性水泥基复合材料的力学性能研究[J]. 徐世烺,周斌,李庆华,吴宇星. 水利学报. 2015(05)
[7]复合材料在土木工程中的发展与应用[J]. 冯鹏. 玻璃钢/复合材料. 2014(09)
[8]不同环境条件下GFRP筋长期力学性能实验对比研究[J]. 孙璨,丘文浩,曾宪彬,郑愚. 玻璃钢/复合材料. 2014(08)
[9]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)
[10]高延性水泥基复合材料抗压强度尺寸效应的正交试验研究[J]. 邓明科,常云涛,梁兴文,王晶. 工业建筑. 2013(07)
博士论文
[1]钢桥面高延性水泥基材料铺装层自愈合机理与疲劳损伤研究[D]. 张志刚.东南大学 2016
[2]超高韧性水泥基复合材料与混凝土的界面粘结性能及其在抗弯补强中的应用[D]. 王冰.大连理工大学 2011
[3]超高韧性水泥基复合材料耐久性能试验研究[D]. 蔡新华.大连理工大学 2010
[4]超高韧性水泥基复合材料基本力学性能和应变硬化过程理论分析[D]. 蔡向荣.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]BFRP筋增强自密实纤维混凝土桥面板带受弯性能研究[D]. 周玲珠.华南理工大学 2018
[2]简支梁桥ECC桥面连接板研究[D]. 林雄.东南大学 2017
[3]高强抗裂性弹性混凝土复合材料在公路桥梁桥面连续结构中的应用技术研究[D]. 陈小乐.哈尔滨工业大学 2017
[4]纤维复合材料增强水泥基桥面连接板工作性能研究[D]. 张黎飞.华南理工大学 2017
[5]FRP筋增强PP ECC柱的力学性能研究[D]. 陈威.沈阳建筑大学 2012
[6]聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料单轴受压力学性能试验研究[D]. 姜海军.内蒙古工业大学 2009
本文编号：3366840
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3366840.html
