体外预应力FRP筋加固水闸桥板受弯性能研究

论文摘要

体外预应力加固法作为一种主动的加固方法,能有效地降低其它加固方法中普遍存在的应力应变滞后现象,使得后加预应力部分与原结构能较好的共同受力、协同工作,从而提高结构的承载能力。传统的预应力加固多采用高强钢筋或钢绞线做为预应力筋,难以解决钢材锈蚀问题,纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)材料以其自身具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳和无磁性、便于施工等优点,引起工程界特别的关注,近些年在国内外混凝土结构中得到广泛应用。本文针对水闸桥板共制作了6块尺寸为500mmx 100mm×2000mm的混凝土模型板,其中1块作为对比板,5块采用体外预应力GFRP筋进行加固。通过试验研究,分析了体外预应力GFRP筋加固水闸桥板的抗弯性能,主要内容如下：(1)研究了体外预应力GFRP筋加固量以及张拉力大小对试验板开裂荷载、屈服荷载和极限荷载的影响。结果表明：体外预应力GFRP筋加固后,试验板的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有一定程度的提高,并随着GFRP筋加固量的增加而增加；当GFRP筋加固量相同时,开裂荷载、屈服荷载和极限荷载并没有呈现出随着张拉力加大而增大的情况,而是适当大小的张拉力能使试验板开裂荷载、屈服荷载和极限荷载提高较多。(2)研究了体外预应力GFRP筋加固量以及张拉力大小对试验板短期刚度的影响。结果表明：采用预应力GFRP筋加固方法能提高试验板的短期刚度,其提高程度随着GFRP筋用量的增加而增加,同等荷载下试验板的挠度更小；当GFRP筋加固量相同时,张拉力大小对试验板刚度提高程度的影响不明显。(3)结合现有相关规范,基于混凝土板受弯基本理论,建立了体外预应力GFRP筋加固单向板正截面承载力的计算公式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 建筑物加固研究背景
• 1.2 常用加固方法
• 1.3 体外预应力加固方法简介
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 试件设计和试验方法
• 2.1 试验原材料及其特性
• 2.2 试验板设计及制作
• 2.2.1 试验板设计
• 2.2.2 试验板制作
• 2.2.3 试验板加固方案
• 2.2.4 预应力施加方案
• 2.3 试验装置及加载程序
• 2.3.1 试验设备及装置
• 2.3.2 加载程序
• 2.4 试验量测内容
• 2.4.1 应变测试
• 2.4.2 挠度测试
• 2.4.3 裂缝观测
• 2.4.4 荷载观测
• 2.5 小结
• 3 试验结果及现象
• 3.1 混凝土的基本力学性能
• 3.1.1 抗压强度
• 3.1.2 劈裂抗拉强度
• 3.1.3 弹性模量
• 3.2 预应力损失情况
• 3.3 试验结果及现象
• 3.3.1 PO对比板
• 3.3.2 预应力加固板
• 3.4 小结
• 4 体外预应力加固水闸桥板受弯性能分析
• 4.1 承载能力分析
• 4.2 GFRP筋与钢筋受力分析
• 4.2.1 预应力GFRP筋受力分析
• 4.2.2 GFRP筋与钢筋共同受力分析
• 4.3 正截面抗弯刚度分析
• 4.4 裂缝开展情况
• 4.4.1 试验板裂缝开展状态
• 4.4.2 裂缝开展机理
• 4.5 混凝土应变及受压区高度分析
• 4.6 试验板破环形态
• 4.7 小结
• 5 体外预应力FRP加固正截面承载力计算方法
• 5.1 基本假定
• 5.2 界限破坏的相对受压区高度
• 5.3 正截面受弯承载力计算公式
• 5.4 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 个人简历 在学期间学术论文及参与研究项目
• 致谢