【摘要】：隨著交通運輸事業(yè)的快速發(fā)展和橋梁使用年限的增加,在役的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋普遍存在抗剪承載能力不足、腹板出現(xiàn)斜向開裂的現(xiàn)象,維修加固問題日益突出。聚乙烯醇纖維增強水泥基復(fù)合材料(PVA-ECC:Polyvinyl Alcohol-Engineered Cementitious Composite)加固法是一種新型的混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。該加固方法利用纖維混凝土優(yōu)良的物理力學(xué)性能,改善橋梁的受力狀況、提高橋梁的耐久性,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文基于長標(biāo)距光纖光柵傳感技術(shù),對PVA-ECC在試驗梁及實際橋梁中的抗剪加固效果進行監(jiān)測和分析,對PVA-ECC加固法進行更深入的研究。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)對采用PVA-ECC加固的鋼筋混凝土梁進行了抗剪試驗,試驗包括2根對比梁和4根加固梁,研究了原梁配筋率、加固層厚度對加固效果的影響。采用FBG應(yīng)變傳感器實時監(jiān)測試驗梁跨中、剪跨區(qū)等部位的應(yīng)變變化,同時觀測試驗梁的撓度變化與裂縫開展情況,分析了加固梁極限抗剪承載力及破壞模式。試驗結(jié)果表明,PVA-ECC加固方法可以有效提高鋼筋混凝土梁的抗剪承載能力,最大提高了124%;監(jiān)測到的數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)的狀態(tài)變化,為加固效果的評估提供依據(jù)。(2)采用有限元軟件ANSYS建立了試驗構(gòu)件的有限元分析模型,按照試驗梁的設(shè)計參數(shù)進行了非線性分析,研究了原梁配筋率和加固層厚度參數(shù)對抗剪加固效果的影響。結(jié)果表明,有限元計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好,誤差最大不超過8%,可以準(zhǔn)確的模擬試驗梁受力全過程,包括應(yīng)力應(yīng)變的分布、裂縫的出現(xiàn)與發(fā)展以及極限承載能力等,運用此模型可以對抗剪加固試驗進行拓展分析。(3)以灌云北樞紐C匝道橋PVA-ECC抗剪加固工程為背景,采用分布式長標(biāo)距光纖光柵傳感技術(shù),對橋梁加固前后關(guān)鍵部位的應(yīng)變變化進行監(jiān)測,研究了PVA-ECC的實際加固效果;同時建立有限元模型,對加固全過程進行模擬分析。綜合結(jié)果表明,加固后橋梁各部位的應(yīng)變響應(yīng)相比加固前均有不同程度的降低,中跨、邊跨跨中的主應(yīng)力分別降低了24.1%、9.5%,箱室所有腹板的最大拉應(yīng)力不超過0.7MPa,說明PVA-ECC加固可以有效改善結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平,提高橋梁的抗剪承載能力;同時也驗證了加固方法的有效性以及監(jiān)測技術(shù)的實用性和可靠性。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU37
【圖文】：

立方體抗壓強度試驗

10（a）試驗現(xiàn)場圖 （b）單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖 2-2 PVA-ECC 薄板拉伸試驗在拉伸試驗過程中， PVA-ECC 薄板的初始裂縫在靠近中部位置出現(xiàn)，裂縫的寬度相對較小，纖維可以承擔(dān)一部分拉應(yīng)力，同時纖維的橋連作用可以將裂縫處的應(yīng)力傳遞至未開裂截面，整體的剛度及傳力性能并未受到較大削弱，試件的承載力瞬間降低后又重新恢復(fù)到原先的水平，隨著加載的進行，初始裂縫貫穿整個截面并且寬度增大，同時新的細小裂縫不斷產(chǎn)生，每個裂縫處的纖維均發(fā)揮作用，抑制裂縫的發(fā)展，如此反復(fù)，使得試件的裂縫分布呈現(xiàn) 細而密 的特征，這些細小裂縫的形成將使得材料的宏觀拉應(yīng)變增大百倍；隨著荷載的繼續(xù)增大，裂縫間基體內(nèi)嵌固纖維所提供的橋聯(lián)應(yīng)力不足以使基體內(nèi)產(chǎn)生新的裂縫，原有裂縫不斷變寬，臨近破壞荷載時，其中一條裂縫寬度明顯增大發(fā)展為臨界裂縫，試件最終發(fā)生破壞。從薄板拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線看，最大拉應(yīng)力

【參考文獻】

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本文編號：2730456