钢筋混凝土箱形拱结构加固性能模型试验与设计方法研究

论文摘要

钢筋混凝土箱型拱结构的加固方法较多,目前常用的方法有锚喷技术、碳纤维加固技术、钢筋砼套箍封闭主拱圈加固技术、外包钢板加固技术、粘钢加固法、钢丝网-聚合灰浆加固技术。钢筋砼套箍封闭主拱圈加固技术由于方法简单易行更是在结构加固中广泛使用,但是目前还缺乏对该方法加固效果与加固设计方法进行深层次的研究。本文通过对一个实际工程—钢筋混凝土箱拱加固（采用聚合砂浆进行界面处理的套箍法加固钢筋混凝土主拱圈）的加固方法和性能进行了模型试验研究,并系统深入探讨其加固设计理论和方法。论文主要工作如下:1对某钢筋混凝土拱桥的实际承载力进行复核计算并提出套箍法加固钢筋混凝土主拱圈的方法。对加固后的拱桥结构承载力重新进行复核,有限元分析表明加固后的结构承载力能满足实际施工期间通行荷载的要求。2进行了5根受弯加固模型梁的试验研究,研究表明:（1）加固梁的承载力和刚度都可以得到有效的提高;（2）加固梁从加载开始至普通钢筋屈服应变阶段,截面应变基本为线形分布,加固截面可以按《钢筋混凝土设计规范》（GB10050-2002）的方法进行设计。（3）普通钢筋加固梁发生适筋弯曲破坏。高强钢筋加固梁发生界面粘结破坏,破坏时高强钢筋未得到屈服强度。（4）加固体能钢筋的应变滞后于被加固体应变500-800με。3.对加固梁的正截面承载力设计方法进行了探讨。将加固筋的滞后应变引入,推导了钢筋混凝土梁的承载力计算公式。计算结果与试验值值比较说明:不考虑应变滞后与考虑应变滞后对加固梁承载力影响不大,在5%范围内。但是对加固梁中截面的界限相对受压区高度ζb的取值影响较大。4.进行了5根受剪加固模型梁试验和受剪承载力设计方法研究。（1）加固体中采用的箍筋的强度不宜过高,否则得不到充分利用。（2）抗剪承载力的分析计算值与试验值的比较说明,抗剪加固梁的抗剪承载力按《规范》GB10050-2002计算值偏大。因此本文对抗剪加固梁的抗剪承载力计算公式进行了修正,从与试验结的比较可以看出,修正后的加固梁抗剪承载力具有更适合的安全度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 结构加固技术简介
• 1.1.1 结构加固的现状与发展
• 1.1.2 结构需要加固和维护的原因
• 1.1.3 目前常用的结构加固方法及其局限性
• 1.2 钢筋混凝土拱桥加固方法
• 1.3 高性能砂浆加固与修补技术
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 钢筋混凝土拱桥承载力复核与加固设计实例
• 2.1 工程概况
• 2.2 验算的技术规范、技术标准和计算依据
• 2.3 有限元计算模型
• 2.3.1 工程环境
• 2.3.2 材料
• 2.3.3 模型的单元
• 2.3.4 边界条件
• 2.4 计算荷载
• 2.5 计算结果
• 2.5.1 按设计荷载进行桥梁承载力复核
• 2.5.2 按双向50T满布进行桥梁承载力复核
• 2.5.3 小结
• 2.6 加固改造
• 2.6.1 钢筋混凝土主拱常用加固方法比较
• 2.6.2 主拱加固措施
• 2.6.3 主拱加固后结构复核计算
• 2.7 加固改造中存在的疑问与研究思路
• 2.7.1 存在的疑问
• 2.7.2 研究思路与内容
• 第三章 加固构件受弯承载力及其粘结性能模型试验研究
• 3.1 试件设计
• 3.1.1 试件参数
• 3.1.2 加固工艺
• 3.2 材料性能
• 3.2.1 普通热轧钢筋
• 3.2.2 普通混凝土
• 3.2.3 加固钢筋
• 3.2.4 聚合砂浆
• 3.2.5 强粘结高性能砂浆与混凝土界面剪切模量和抗剪强度
• 3.3 试验方法
• 3.3.1 加载方案
• 3.3.2 试验测量
• 3.3.3 加载制度
• 3.4 试验结果
• 3.4.1 普通钢筋加固梁
• 3.4.1.1 破坏方式
• 3.4.1.2 裂缝分布
• 3.4.1.3 砼压应变
• 3.4.1.4 主筋拉应变
• 3.4.1.5 加固筋应变
• 3.4.1.6 挠度
• 3.4.2 高强钢筋加固梁
• 3.4.2.1 破坏方式
• 3.4.2.2 裂缝分布
• 3.4.2.3 砼压应变
• 3.4.2.4 主筋拉应变
• 3.4.2.5 加固筋应变
• 3.4.2.6 挠度
• 3.5 小结
• 第四章 钢筋混凝土加固正截面承载力分析与设计方法
• 4.1 不考虑应变滞后的受弯加固构件正截面极限平衡方程
• 4.1.1 基本假设
• 4.1.2 正截面极限平衡方程
• 4.2 考虑应变滞后的受弯加固构件正截面极限平衡方程
• 4.2.1 基本假设
• 4.2.2 正截面极限平衡方程
• p0的计算'>4.2.3 加固钢筋滞后应变Ε_p0的计算
• 4.2.4 加固钢筋的配筋限值
• 4.3 受弯加固构件承载力、计算值与实测值对比
• 4.4 小结
• 第五章 受剪承载力试验
• 5.1 试验研究
• 5.1.1 试件设计
• 5.1.2 试验装置和加载方案
• 5.1.3 测点布置及测试内容
• 5.2 主要试验结果与破坏特征
• 5.2.1 主要试验结果
• 5.2.2 破坏形态与裂缝分布
• 5.2.3 试验梁弯曲特征
• 5.2.4 箍筋和钢绞线应变曲线
• 5.3 受剪加固梁受剪承载力计算
• 5.3.1 《规范》计算值与试验值比较
• 5.3.2 受剪加固梁承载力计算公式的修正
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文、科研与获奖情况