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原文传递预应力FRP板加固RC桥梁结构力学性能研究

论文题名：	预应力FRP板加固RC桥梁结构力学性能研究
关键词：	混凝土桥梁;预应力加固;张拉锚固装置;车辆荷载;疲劳性能评估;力学性能
摘要：	由于交通运输日益繁忙、运输车辆的吨位和轴重的增加，自然灾害的破坏、原设计标准偏低以及施工过程中存在的不足，许多服役桥梁正逐渐成为病桥、危桥，修补、补强桥梁结构已成为土木工程领域的热点问题。在不中断交通的情况下，探索高效、简捷、经济的加固技术成为研究人员的追求目标。FRP作为一种高强的新型材料，在加固工程中具有巨大的应用前景。特别是承受循环车辆荷载作用导致结构性能劣化，影响结构服役性和安全性的既有服役桥梁，FRP加固能有效提升结构承载能力，在工程中得到广泛应用。由于在循环荷载作用下加固后结构疲劳破坏往往先于承载力失效，FRP加固桥梁构件的疲劳性能研究对结构安全至关重要。然而，迄今为止国内外对预应力FRP加固技术研究相对较少，张拉锚固系统设计实施、预应力损失监测以及FRP和加固后疲劳性能评估等关键问题亟待详细专门的研究，直接影响了预应力FRP加固技术在实际工程中的应用。　　本文以实际工程为研究背景，设计研发工程适用的预应力FRP张拉锚固系统，通过理论分析验证了该系统的安全性并开展了参数分析;探索运用光纤光栅传感器监测CFRP板的预应力损失的精度和可行性;创新性地运用预应力CFRP板组合CFRP布对背景工程进行加固，通过数值模拟了解了加固构件的力学性能，并与非预应力加固方式进行对比研究，探讨预应力度的合理取值范围。为了明确FRP加固后结构疲劳性能，本文根据大量的FRP抗弯加固钢筋混凝土梁的疲劳试验资料，建立了FRP加固梁式构件的疲劳预测模型。现将本文主要工作简述如下: 　　1.运针对实际工程设计预应力CFRP板加固混凝土桥梁结构体系，通过解析及有限元分析确定预应力水平对其加固效率的影响，并通过数值分析分析所设计张拉锚固系统的关键部位，以确保其结构安全性及施工可行性。　　2.运用光纤光栅传感器(FBG)监测CFRP板张拉过程以及长期的预应力损失，监测结果显示，光纤光栅传感器可以精准的测量CFRP板的应变，加固完成后，预应力有一定程度的降低，最大预应力损失值仅占设计值的4％，这说明基于FBG的监测手段不仅能满足桥梁加固过程中短期监测需求，而且可对桥梁后续运营期的预应力损失情况进行长期监测。　　3.综合了预应力CFRP板加固技术和和非预应力CFRP布加固技术的优势，运行预应力CFRP板组合CFRP布对该桥进行加固，运用数值分析方法分析了未加固、非预应力CFRP板组合CFRP布加固和预应力CFRP板组合CFRP布加固三种构件的受力性能，并探讨了合理的预应力度取值范围和承载力提升率的关系。　　4.根据FRP抗弯加固钢筋混凝土梁的疲劳试验资料，建立了FRP加固梁式构件疲劳寿命预测模型、钢筋峰值应变累积模型和挠度累积模型，并比较了模型与既有相关模型的预测精度。研究表明:以钢筋应变和挠度作为疲劳性能指标不仅与传统的应力指标具有相似的精度，可预测FRP加固构件承受的循环荷载次数，并可与结构监测系统信息结合，实现疲劳失效预警。
作者：	王龙威
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	孙晓燕
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文