钢筋混凝土T梁桥的片材加固机理、设计方法及其应用

论文摘要

片材加固技术(粘贴钢板或纤维)，由于其材料的杰出力学性能及施工简便等特点，迅速成为国内外加固研究领域的热点。但是由于受到试验规模及资料共享问题的制约，目前所取得的研究成果，特别是试验成果还带有较大的片面性。本文作为编制《公路桥梁加固技术规范》中的片材加固方法的前期研究，首次以中国上世纪60～70年代修建的16m公路钢筋混凝土T梁桥为原型，以18片钢筋混凝土T梁室内缩尺模型试验和12对片材粘贴试验为基础，对片材加固混凝土T梁桥机理、设计方法进行了系统的研究，并提出了设计建议。 在片材与混凝土的粘贴试验中，分别对混凝土表面处理、片材数量及种类进行了研究。得出混凝土表面处理对粘贴效果影响显著；粘贴强度随片材数量的增大而提高；片材强度利用率随粘贴数量的增大而降低；钢板的粘贴效果比纤维的粘贴效果差等结论。 正截面加固试验中，分别对粘贴纤维、钢板对钢筋混凝土T梁正截面力学行为影响展开研究。粘贴片材后，梁的开裂荷载、屈服荷载及极限荷载均有所提高，其中极限荷载提高最为显著；承载力随粘贴片材数量的增加而提高，但并非线性提高；在有初始荷载的情况下，片材对屈服荷载的的影响较小，但是对极限荷载有一定影响；粘贴片材可以有效降低梁的挠度；混凝土开裂前，片材对提高梁的刚度贡献较小。而在带裂缝工作阶段，粘贴片材对提高梁刚度的作用显著；加固后梁的裂缝间距变小、数量变多、宽度变小；粘贴片材后T梁的延性明显低于未加固梁，而且片材越多，延性降低越多。 斜截面加固试验中，对片材粘贴方式、数量、是否锚固等展开研究。粘贴片材后，有锚固的加固方式能有效的提高梁的极限承载能力，而且承载能力随加固量的增大而增长；未采取锚固措施的加固方法，容易出现早期破坏，而且，粘贴片材越多，越容易发生早期破坏；粘贴片材可有效降低裂缝发展速度和减小裂缝宽度。 以试验为基础，结合理论分析，取得了以下创新性研究成果： 首次提出混凝土净保护层厚度对粘贴强度影响修正系数——目前的片材与混凝土界面性能研究，均立足于以素混凝土作为基材的粘贴试验基础之上。而在实际的片材加固中，由于受到梁边缘主筋对混凝土截面的消弱，浅层混凝土破坏均

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 片材加固技术
• 1.3.1 加固技术概念
• 1.3.2 加固用片材种类
• 1.3.3 片材加固技术特点
• 1.4 片材加固桥梁结构进展
• 1.4.1 桥梁加固技术
• 1.4.2 片材加固方法研究进展
• 1.4.3 片材加固技术存在的问题
• 1.5 研究内容及步骤
• 1.5.1 研究对象及内容
• 1.5.2 研究步骤
• 第二章 模型试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 片材与混凝土粘贴试验
• 2.2.1 试验方法
• 2.2.2 试验模型及方案
• 2.2.3 试验结果
• 2.3 正截面加固模型试验
• 2.3.1 模型设计
• 2.3.2 模型制作
• 2.3.3 试验方案
• 2.3.4 试验现象
• 2.3.5 结果分析
• 2.4 斜截面加固模型试验
• 2.4.1 模型设计
• 2.4.2 模型制作
• 2.4.3 试验方案
• 2.4.4 试验现象
• 2.4.5 结果分析
• 2.5 小结
• 第三章 片材与混凝土界面力学性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 界面粘贴机理及破坏形态
• 3.2.1 界面粘贴机理
• 3.2.2 界面破坏影响因素
• 3.2.3 界面破坏典型形式
• 3.3 片材—混凝土界面粘结理论研究
• 3.3.1 已有粘贴—滑移本构模型
• 3.3.2 已有粘贴—滑移计算公式
• 3.3.3 基于试验相关模型比较
• 3.4 本文推荐公式
• 3.4.1 保护层折减系数
• 3.4.2 分析结果
• 3.4.3 推荐公式
• 3.5 小结
• 第四章 片材加固钢筋混凝土T梁正截面力学性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 基本假定
• 4.3 破坏形态分析
• 4.3.1 纤维加固破坏形态
• 4.3.2 钢板加固破坏形态
• 4.4 极限承载能力分析
• 4.4.1 基本方程
• 4.4.2 受弯承载力的计算
• i'>4.4.3 初始应变ε_i
• u影响因素分析'>4.4.4 M_u影响因素分析
• 4.4.5 模型梁分析
• 4.5 裂缝、刚度、延性
• 4.5.1 裂缝
• 4.5.2 刚度
• 4.6 小结
• 第五章 片材加固钢筋混凝土T梁斜截面力学性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 破坏模式
• 5.3 加固效果影响因素
• 5.4 极限承载力分析
• 5.4.1 已有分析公式
• 5.4.2 本文推荐公式
• sh'>5.4.3 片材应力分布系数D_sh
• 5.4.4 初始荷载修正系数（?）
• 5.4.5 片材条带间距的限制
• 5.4.6 模型梁分析
• 5.5 小结
• 第六章 片材加固钢筋混凝土T梁桥数值分析方法研究
• 6.1 引言
• 6.2 有限元分析方法
• 6.2.1 混凝土结构非线性分析方法
• 6.2.2 单元类型
• 6.2.3 材料特性
• 6.2.4 胶的粘结及预加载处理
• 6.2.5 建模及单元划分
• 6.2.6 非线性解
• 6.3 结果对比
• 6.3.1 开裂荷载及极限承载力
• 6.3.2 数值计算结果对比分析
• 6.3.3 误差分析
• 6.4 小结
• 第七章 片材加固钢筋混凝土T梁设计指南（建议）
• 7.1 引言
• 7.1.1 适用范围
• 7.1.2 术语规定
• 7.1.3 加固原则
• 7.2 材料性能规定
• 7.2.1 一般要求
• 7.2.2 片材
• 7.2.3 配套粘结材料
• 7.2.4 表面防护材料
• 7.3 片材加固钢筋混凝土T梁基本构造
• 7.3.1 一般规定
• 7.3.2 构造要求
• 7.4 片材加固钢筋混凝土T梁设计方法
• 7.4.1 一般规定
• 7.4.2 正截面加固计算
• 7.5 加固设计示例
• 7.5.1 内力计算
• 7.5.2 加固计算
• 7.6 小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 发表学术论文清单
• 主要参与的科研项目
• 致谢