高强复合玻璃纤维加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

论文摘要

现有桥梁中有一部分需要进行结构加固,以增强桥梁的承载能力,延长桥梁的使用寿命。本文通过模拟实际桥梁在加固后的疲劳性能,根据7根试验梁,对采用高强复合玻璃纤维加固混凝土梁在重复荷载作用下的弯曲性能进行试验研究。主要研究内容与结论如下:1.试验研究表明:粘贴高强复合玻璃纤维后混凝土梁的疲劳寿命增加了2倍多,其疲劳变形减少了61%～65%,加固梁的疲劳抗裂性能得到了较大改善。因此,粘贴复合玻璃纤维是提高混凝土梁疲劳性能的有效方法,可用于延长混凝土梁的使用寿命。2.本文通过加固梁的钢筋应力幅值与疲劳寿命的关系,拟合出疲劳曲线,并且由疲劳曲线得到了加固梁的疲劳极限值。另外,由加固梁的裂缝最大宽度、裂缝最大长度分别与加载次数的关系,得到了加固梁的裂缝最大宽度与裂缝最大长度的数学模型,从而可进一步研究疲劳荷载水平及加载次数与加固梁的关系。3.由试验数据得出加固梁在疲劳荷载作用下,跨中截面的混凝土应变、钢筋应变以及纤维应变仍能较好地满足平截面假定。同时,结合本次试验数据和相关资料,介绍了混凝土、钢筋和高强复合玻璃纤维等材料的疲劳强度的确定方法。最后,由等效惯性矩法提出了高强复合玻璃纤维加固钢筋混凝土梁的正截面疲劳强度的验算方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 纤维增强复合材料加固技术的特点及其应用现状
• 1.2.1 传统混凝土结构加固方法及其存在的问题
• 1.2.2 纤维增强复合材料加固技术的特点
• 1.2.2.1 碳纤维
• 1.2.2.2 玻璃纤维
• 1.2.2.3 Kevlar 纤维
• 1.2.2.4 高强复合玻璃纤维
• 1.2.3 纤维增强复合材料加固技术的应用现状
• 1.3 FRP 加固技术的研究现状
• 1.3.1 FRP 增强钢筋混凝土结构承载力
• 1.3.2 FRP 增强钢筋混凝土梁的疲劳强度
• 1.4 研究的目的和意义
• 1.5 本文研究的内容
• 第二章 试件设计及试验方案
• 2.1 试件设计与制作要求
• 2.1.1 混凝土简支梁截面尺寸选用及构件制作
• 2.1.2 材料性能
• 2.1.2.1 混凝土
• 2.1.2.2 钢筋
• 2.1.2.3 高强复合玻璃纤维
• 2.1.3 高强复合玻璃纤维补强方案及施工工艺
• 2.1.4 RC 梁开裂、极限试验荷载估算
• 2.1.5 试件安排
• 2.2 加载系统及数据采集系统
• 2.2.1 试验设备
• 2.2.1.1 MTS 液压伺服及数据采集系统
• 2.2.1.2 动静态应变测试系统
• 2.2.1.3 其它设备
• 2.2.2 静力单调加载试验
• 2.2.3 重复荷载作用的疲劳试验
• 2.2.3.1 疲劳试验概述
• 2.2.3.2 疲劳试验加载程序
• 2.2.3.3 疲劳试验的安全措施
• 2.3 试验测试内容及测试点布置
• 2.3.1 测试内容
• 2.3.2 测试点布置
• 第三章 疲劳试验结果及分析
• 3.1 疲劳试验现象描述
• 3.2 疲劳破坏特征及疲劳寿命
• 3.3 疲劳曲线（S-N 曲线）
• 3.4 平截面假定
• 3.5 钢筋应变、混凝土应变及纤维应变
• 3.6 裂缝
• 3.6.1 疲劳损伤
• 3.6.2 裂缝开展情况
• 3.6.3 裂缝最大宽度
• 3.6.4 裂缝最大长度
• 3.7 跨中挠度和刚度分析
• 3.7.1 跨中总挠度、载荷作用挠度和残余挠度分析
• 3.7.2 疲劳抗弯刚度与静载抗弯刚度比较
• 3.8 混凝土弹性模量的折减系数
• 第四章 高强复合玻璃纤维加固RC 梁正截面疲劳设计
• 4.1 各种材料的疲劳性能
• 4.1.1 混凝土
• 4.1.1.1 混凝土的疲劳强度
• 4.1.1.2 混凝土的疲劳变形模量
• 4.1.2 钢筋
• 4.1.3 钢筋和混凝土的粘结疲劳性能
• 4.1.4 高强复合玻璃纤维复合材料的疲劳性能
• 4.1.5 高强复合玻璃纤维复合材料与混凝土粘结的疲劳性能
• 4.2 高强复合玻璃纤维加固RC 梁的正截面疲劳强度验算方法
• 4.2.1 正截面疲劳破坏的形式
• 4.2.2 基本假定
• 4.2.3 等幅疲劳材料应力验算公式
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目
• 附录