【摘要】：重載鐵路是提高鐵路貨物運能的關鍵設施,其運送能力大,經(jīng)濟和社會效益顯著。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,提高車輛軸重是今后重載運輸?shù)闹饕l(fā)展方向。對于既有鐵路線路,軸重增加將對橋梁的沖擊振動加劇,并會引起梁體開裂等病害,嚴重危及鐵路行車安全。在諸多橋梁加固方法中,體外預應力技術(shù)因能顯著提高承載力而被廣泛應用。但傳統(tǒng)體外預應力加固技術(shù)中錨固裝置的施工周期較長,且體外筋的養(yǎng)護工作較為繁瑣,因此,研發(fā)新型體外預應力加固裝置,對保障鐵路運輸安全、實現(xiàn)重載鐵路運輸?shù)目沙掷m(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。 本文在國家“863計劃”項目子課題(編號：2009AAllZ102-2)的資助下,針對重載橋梁結(jié)構(gòu)形式,提出預應力體系的合理布置方式,研制一套CFRP(碳纖維增強塑料)筋體外預應力錨固及張拉裝置,采用試驗研究、理論分析與有限元模擬計算相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究預應力CFRP筋加固梁受彎性能,主要工作及成果如下： (1)對預緊后的CFRP筋與錨具組裝件進行反復抗拉強度試驗,研發(fā)新型CFRP筋體外預應力加固體系,研制出一套CFRP筋體外預應力加固混凝土橋梁的錨固裝置及相應的張拉裝置,并應用于T形截面混凝土梁進行錨固性能試驗研究及有限元分析。結(jié)果表明：設計的預緊裝置能對CFRP筋夾片式錨具進行有效預緊；CFRP筋錨固裝置在加固梁的整個受力過程中與梁體保持協(xié)同工作；錨固裝置在整個受力過程中表現(xiàn)良好的彈性工作狀態(tài),且腹板孔洞附近混凝土的最大主應力小于混凝土的抗拉強度標準值；研制的CFRP筋體外預應力加固裝置滿足重載鐵路橋梁加固“快速、不間斷運輸且大幅度提高承載力”的要求。 (2)考慮初始張拉應力、混凝土強度等級、體內(nèi)非預應力鋼筋配筋率以及梁體加載前的原始裂縫寬度等因素,設計制作了11根T形截面混凝土梁試件,通過靜力試驗,研究了CFRP筋體外預應力加固受彎性能。結(jié)果表明：CFRP筋體外預應力加固梁的受力過程與未加固梁的相似,正截面工作階段可劃分為彈性工作階段、帶裂縫工作階段和破壞階段；與未加固梁相比,采用CFRP筋體外預應力加固,可顯著提高混凝土梁的受彎承載力、整體剛度和極限變形能力,并有效抑制裂縫發(fā)展；張拉控制應力和非預應力筋配筋率對加固梁受彎承載力影響較為明顯,而混凝土強度等級影響較�。辉剂芽p的存在對加固梁的開裂荷載影響較大,但對屈服荷載和極限荷載的影響較��；施加的體外預應力能使初始開裂混凝土梁的裂縫達到完全閉合的狀態(tài)；在加固梁體開裂之前,梁體截面(包括CFRP筋)應變變化規(guī)律符合平截面假定,梁體開裂之后,CFRP筋平均應變明顯小于梁體混凝土的應變；加固梁的可變形性隨混凝土強度等級、體內(nèi)非預應力筋配筋率以及初始張拉應力的提高而降低,而隨著原始裂縫寬度的增大而增大。 (3)通過預應力CFRP筋的張拉錨固試驗及2根不同張拉控制應力加固梁的長期應力觀測試驗,借鑒既有預應力損失計算方法,開展CFRP筋預應力損失研究。結(jié)果表明：CFRP筋體外預應力加固混凝土梁預應力損失的引起因素主要有5個：混凝土彈性壓縮、錨固鋼板回縮、溫度變化、混凝土收縮徐變、CFRP筋松弛和鋼板的長期變形；CFRP筋的初始應力水平越高,預應力損失越大；2根試驗梁100d觀測結(jié)果為CFRP筋總預應力損失分別占其初始張拉應力的12.3%和19.5%,其中,預應力瞬時損失占初始張拉應力的2.1%和4.2%,長期損失占初始有效應力的10.5%和16.0%；初始應力水平較高時,CFRP筋松弛和鋼板的長期變形是引起長期預應力損失的主要因素。 (4)根據(jù)試驗結(jié)果及錨固裝置自身特點,運用等效塑性鉸區(qū)長度計算理論計算CFRP筋極限應力增量,在此基礎上,考慮二次效應,建立了CFRP筋體外預應力加固T形截面混凝土梁受彎承載力計算公式,并采用ABAQUS軟件對加固梁受彎承載力和CFRP筋應力增量的影響因素進行拓展分析,可供實際工程設計參考。 (5)基于試驗結(jié)果,結(jié)合理論分析,對CFRP筋體外預應力加固T形截面混凝土簡支梁的短期撓度計算方法進行了研究。結(jié)果表明：存在原始裂縫的混凝土梁在施加CFRP筋體外預應力的過程中,截面抗彎剛度計算應分有裂縫和裂縫閉合兩階段考慮；考慮二次效應的影響,運用等效慣性矩法建立了CFRP筋體外預應力加固T形截面混凝土梁的短期撓度計算公式,可供實際工程設計參考。 最后,在總結(jié)全文的基礎上,提出進一步研究的建議。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU375.1

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 李闖;;體外預應力體系淺析[J];公路交通技術(shù);2010年05期

2 宋均;王連彬;;淺談橋梁體外預應力的設計與施工[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2011年10期

3 曾清林;符鋅砂;;體外預應力法在新會大洞大橋加固中的應用[J];四川建筑科學研究;2012年06期

4 張小兵;體外預應力[J];重慶交通學院學報;1985年03期

5 王紹義,狄蓓蕾,鄧向輝;體外預應力小梁試驗研究與分析[J];上海公路;1998年S1期

6 孫海,黃鼎業(yè),王增春,易發(fā)安;體外預應力簡支梁受力性能研究與非線性分析[J];土木工程學報;2000年02期

7 孫寶俊,周國華;體外預應力結(jié)構(gòu)技術(shù)及應用綜述[J];東南大學學報(自然科學版);2001年01期

8 奉龍成,楊家玉;體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)的研究及應用狀況[J];公路交通技術(shù);2001年02期

9 史麗遠,鄭志東;體外預應力在加固工程中的應用研究[J];福建建筑;2002年01期

10 曲冰;談體外預應力豎向張拉法在大橋加固中的應用[J];山西建筑;2002年07期

相關會議論文 前10條

1 莊曉波;邵伯賢;;淺談橋梁體外預應力施工技術(shù)要點[A];全國城市公路學會第二十二次學術(shù)年會論文集[C];2013年

2 薛偉辰;王驊;;體外預應力鋼—混凝土組合梁長短期性能研究[A];中國公路學會橋梁和結(jié)構(gòu)工程學會2003年全國橋梁學術(shù)會議論文集[C];2003年

3 王景全;劉釗;劉其偉;;體外預應力鋼-混凝土組合梁橋的應用與研究[A];2006鋼橋科技論壇全國學術(shù)會議論文集[C];2006年

4 李方元;徐棟;郭曉東;王勇;;大跨度預應力連續(xù)剛構(gòu)橋體內(nèi)體外預應力方案對比設計——重慶新灘綦江大橋?qū)Ρ仍O計[A];第十七屆全國橋梁學術(shù)會議論文集（上冊）[C];2006年

5 劉未來;韋福堂;;體外預應力體系在75m跨節(jié)段式箱梁預制拼裝橋梁的應用[A];第十八屆全國橋梁學術(shù)會議論文集（上冊）[C];2008年

6 趙玲軍;張國龍;吳濤;;體外預應力法在加固鋼桁架中的實踐[A];首屆全國既有結(jié)構(gòu)加固改造設計與施工技術(shù)交流會論文集[C];2007年

7 鄧少偉;姜海波;陳峰;;體外預應力及增大主墩截面法加固T構(gòu)橋結(jié)構(gòu)分析[A];第五屆全國FRP學術(shù)交流會論文集[C];2007年

8 婁廷會;易建國;;活載作用下簡支梁體外預應力內(nèi)力增量的簡化計算[A];中國公路學會橋梁和結(jié)構(gòu)工程學會一九九九年橋梁學術(shù)討論會論文集[C];1999年

9 宛勁松;楊義;;預應力混凝土連續(xù)梁橋箱梁下?lián)霞盎炷亮芽p的體外預應力處治[A];湖北省公路學會2012年學術(shù)年會論文集[C];2012年

10 宛勁松;楊義;;預應力混凝土連續(xù)梁橋箱梁下?lián)霞盎炷亮芽p的體外預應力處治[A];湖北省公路學會自然科學優(yōu)秀學術(shù)論文匯編（2008年——2013年）[C];2014年

相關重要報紙文章 前2條

1 張韶軍;橋梁體外預應力設計取得突破[N];中國交通報;2009年

2 特約記者 張鳴 通訊員 馬瑞勤;“高效體外預應力結(jié)構(gòu)錨固成套技術(shù)研究與應用”通過技術(shù)鑒定[N];北京科技報;2001年

相關博士學位論文 前3條

1 許鋒;CFRP筋體外預應力加固鋼筋混凝土梁受彎性能研究[D];武漢大學;2014年

2 楊莉;體外預應力混凝土連續(xù)梁受力行為研究[D];西南交通大學;2005年

3 黃巍;體外預應力鋼絲繩加固RC梁受剪性能的研究[D];東北林業(yè)大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 仝家歡;體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)預應力增量及加固設計研究[D];長安大學;2015年

2 宋啟璽;鋁合金筋體外預應力加固混凝土梁受力性能研究[D];長安大學;2015年

3 徐海;體外預應力混凝土簡支梁動力特性及損傷識別數(shù)值研究[D];東北大學;2013年

4 葛佳成;體外預應力在連續(xù)箱梁橋加固中的應用研究[D];吉林大學;2016年

5 盧天明;體外預應力混凝土簡支梁承載能力極限狀態(tài)下的受彎性能研究[D];福州大學;2014年

6 徐啟智;大跨度預應力CFRP筋索FRCC受彎構(gòu)件受力性能研究[D];東南大學;2016年

7 吳濤;體外預應力石結(jié)構(gòu)抗震性能研究[D];東南大學;2016年

8 殷小龍;體外預應力法在工程中的應用研究[D];長春工程學院;2017年

9 翟曉霞;波形鋼腹板PC組合箱梁連續(xù)剛構(gòu)橋體外預應力關鍵參數(shù)研究[D];重慶交通大學;2016年

10 馬澤軍;體外預應力在天津城市高架橋中的研究與應用[D];河北工業(yè)大學;2007年

，

本文編號：2478211