铁路预应力混凝土桥梁碳纤维加固的研究

论文摘要

本文以茶林河大桥为工程背景,结合铁路运营桥梁的特点,通过从实验室试验到现场施工、从现场检测到有限元计算的系统研究,完成了碳纤维布对预应力混凝土铁路运营桥梁加固的综合科学研究。本文对碳纤维加固的混凝土受弯构件极限承载力和碳纤维布的尺寸、粘贴层数和初始裂纹深度之间的关系进行了探讨,总结了采用碳纤维布对预应力混凝土铁路桥梁进行加固的施工流程和工艺,同时对预应力混凝土桥加固前后的性状用有限元理论进行计算与分析,并进行现场检测,现场检测数据和有限元计算结果吻合。通过加固的预应力混凝土铁路运营桥梁在承载能力和动力特性方面获得改善,实例证明了应用碳纤维布对铁路运营桥梁进行加固是可行的。研究成果为国内今后进行预应力混凝土铁路运营桥梁的补强加固工作提供了一个较为成功的参考案例。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 工程简介
• 1.1.2 病害发生情况
• 1.1.3 加固方法
• 1.2 目前国内外研究状况
• 1.2.1 国内外的既有混凝土桥梁现状
• 1.2.2 混凝土桥梁的病害现象
• 1.2.3 国内外关于旧桥加固的研究情况
• 1.2.4 我国铁路混凝土桥梁的碳纤维加固的研究情况
• 1.3 本文主要的研究内容
• 第二章 碳纤维材料力学性能的室内试验
• 2.1 碳纤维材料的拉伸试验
• 2.2 JN-C碳纤维片材加固混凝土结构用胶试验
• 2.3 碳纤维布与混凝土粘结性能试验
• 2.3.1 试件材料
• 2.3.2 试件制作
• 2.3.3 应变测点布置
• 2.3.4 试验仪器设备
• 2.3.5 试件分类与编号
• 2.3.6 加载方案
• 2.3.7 试验现象
• 2.3.8 试验结果与分析
• 第三章 混凝土桥梁的加固技术
• 3.1 桥梁常用的几种加固技术
• 3.1.1 增大梁截面和配筋加固法
• 3.1.2 外包钢加固法
• 3.1.3 体外预应力加固法
• 3.1.4 粘贴钢板加固法
• 3.1.5 体系转换法
• 3.1.6 碳纤维（CFRP）加固法
• 3.2 碳纤维加固技术
• 3.2.1 碳纤维材料的发展
• 3.2.2 碳纤维的材料特性
• 3.2.3 粘结剂的材料特性
• 3.2.4 碳纤维加固的机理
• 3.3 本章小结
• 第四章 茶林河大桥的碳纤维加固
• 4.1 碳纤维对混凝土结构进行加固的一般规定
• 4.2 构造要求
• 4.3 茶林河大桥的碳纤维加固施工
• 4.3.1 碳纤维的布置方案
• 4.3.2 混凝土梁预应力钢筋"锈胀"病害的处理
• 4.3.3 混凝土梁的裂缝修补
• 4.3.3.1 裂缝及修补方法
• 4.3.3.2 裂缝修补工艺流程
• 4.3.3.3 裂缝灌浆施工要点
• 4.3.3.4 裂缝修补质量保证措施
• 4.3.4 碳纤维粘贴工艺流程
• 4.3.5 碳纤维粘贴施工要点
• 4.3.6 施工平台
• 4.3.7 碳纤维加固施工后的茶林河大桥外观
• 4.4 本章小结
• 第五章 茶林河大桥加固前后的现场检测与有限元分析
• 5.1 检测方案
• 5.1.1 试验桥跨基本资料
• 5.1.2 测点布置
• 5.1.3 仪器设备
• 5.2 茶林河大桥加固前、后的检测
• 5.2.1 裂纹分布情况
• 5.2.2 加固前、后的最大动应变检测
• 5.2.3 加固前、后的竖向自振频率检测
• 5.3 茶林河大桥加固前、后测量结果的性状分析
• 5.4 茶林河大桥加固前、后的空间有限元分析
• 5.4.1 有限元建模
• 5.4.1.1 载荷
• 5.4.1.2 材料参数
• 5.4.1.3 单元选用
• 5.4.1.4 实体模型
• 5.4.1.5 单元网格划分
• 5.4.1.6 有限元计算结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 进一步的工作和展望
• 参考文献
• 致谢
• 主要研究成果