碳纤维机敏材料在混凝土桥梁结构收缩徐变性能测试中的应用

碳纤维机敏材料在混凝土桥梁结构收缩徐变性能测试中的应用

论文摘要

本课题是在国家自然科学基金重点项目机敏混凝土及其结构(项目编号:50238040)的资助下,通过查阅大量文献资料,了解国内外对预应力混凝土结构,尤其是大跨度桥梁结构中存在混凝土的收缩,徐变。其对结构内力分布及结构变形的影响是困扰工程技术人员的长期问题。针对重庆朝天门长江大桥工程50M轨道交通预应力混凝土箱梁,本论文通过采用研制的碳纤维毡/树脂基应变传感元件对该混凝土结构收缩,徐变的测试,并将测试结果与理论分析结果进行比较,考察了碳纤维机敏材料作为监测元件的适应性。本论文主要包括一下几个主要方面:1)根据胡狄对混凝土收缩徐变的特性研究,对预应力混凝土箱梁的收缩徐变分析提出了计算时可同时考虑混凝土弹性模量随时间的变化、徐变柔量的任何表达式、配筋率、预应力钢筋松弛、混凝土收缩等影响的计算方法,并给出其详细的推导过程以及最终的计算流程。2)研制了碳纤维/树脂基应变传感元件,通过实验检测其静态特性、灵敏度可达77,传感极限2500με,线性度可达95%,相对自身电阻值的零漂小于1%,并在试验机上通过对混凝土徐变过程的模拟记实,该型元件其有良好的静态性能。3)通过对重庆朝天门大桥50M轨道交通预应力混凝土箱梁采用碳纤维/树脂基应变传感元件的测试其在混凝土浇注后一定时间内的收缩徐变。结果表明其早期收缩徐变实测值相对理论值的平均误差为-12%,最大误差为-39%,就其总体表现而言是令人满意的,对徐变测试的结果在趋势上与理论分析是一致的,只是在张拉预应力束时表现出较大的差距。4)本研究的收缩徐变分析方法将其略加改造可方便应用于其它结构的混凝土收缩徐变分析计算中。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 概论
  • 1.1 前言
  • 1.2 混凝土收缩徐变研究概述
  • 1.3 混凝土徐变特性
  • 1.4 混凝土的收缩特性
  • 1.5 收缩、徐变对混凝土结构性能的影响
  • 1.6 本文的主要研究工作
  • 第2章 箱梁收缩徐变的理论分析
  • 2.1 混凝土结构收缩徐变理论分析
  • 2.2 基本思路
  • 2.3 桥梁素混凝土收缩应变计算式
  • 2.4 桥梁混凝土收缩徐变时的应力、应变关系
  • 2.5 满足截面内力与变形协调的混凝土应力、应变方程
  • 2.6 求解混凝土应力的递进计算式
  • 2.7 混凝土徐变柔量的计算
  • 2.8 多次加载时的计算
  • 第3章 碳纤维/树基脂复合材料传感特性
  • 3.1 碳纤维毡的传感特性
  • 3.2 碳纤维毡的传感特性实验分析
  • 3.3 碳纤维毡/树脂基传感器的实验分析
  • 3.4 碳纤维/树脂基传感器的实验研究
  • 3.4.1 碳纤维/树脂基传感元件的标定
  • 3.4.2 混凝土试件的制备及传感元件的安装
  • 第4章 碳纤维毡/树脂基应变传感器在重庆朝天门大桥工程中的应用研究
  • 4.1 工程概述
  • 4.2 碳纤维/树脂基应变传感器的应用研究的目的
  • 4.3 碳纤维/树脂基的应变传感器应用研究的对象
  • 4.4 预应力混凝土箱梁截面特性
  • 4.5 碳纤维/树脂基应变传感元件的设置
  • 4.6 测试结果及初步分析
  • 第5章 碳纤维/树脂基应变传感元件的测试结果与理论分析的比较
  • 5.1 箱梁的收缩分析
  • 5.2 箱梁的徐变分析
  • 5.3 箱梁的应力、应变分析
  • 第6章 总结
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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