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预应力CFRP板加固梁桥的效果监测与研究
| 论文题名： | 预应力CFRP板加固梁桥的效果监测与研究 |
| 关键词： | 桥梁加固;预应力碳纤维增强复合板;力学性能;应变监测;光纤光栅传感器 |
| 摘要： | 预应力CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer Plate)板快速加固桥梁技术是近年来发展的桥梁结构新型加固技术，然而目前尚缺乏预应力CFRP预应力损失的有效监测和评价方法。针对该现状，本文首次采用长标距光纤光栅(FBG)传感技术监测预应力损失，通过系列试验和有限元分析综合研究了预应力CFRP板加固混凝土结构的力学性能及其预应力损失特征，提出了相应的预应力损失监测和评价方法。最后，以汾灌高速新沭河大桥预应力CFRP板加固工程为背景，通过长期预应力损失监测和有限元软件建模验证了基于长标距FBG传感的预应力损失监测和评价方法的有效性。主要研究内容及结论如下: (1)通过对体外预应力CFRP板加固混凝土梁的CFRP预应力损失以及施工过程与使用过程中混凝土受拉与受压区应力进行理论分析，分析了预应力损失的几方面主要原因，并推导了相应的预应力损失公式。同时，推导了在加固施工过程中和加固后正常使用中的混凝土最大拉压应力计算公式。 (2)本文开展试验梁实验研究预应力CFRP加固技术。采用用分布式长标距FBG传感技术实时监测了预应力CFRP板加固实验梁张拉过程及完成后的CFRP板、混凝土以及钢筋的应变变化状况，50天预应力损失趋于稳定并小于5％，表明CFRP板可与混凝土梁共同工作，满足预期要求;同时，开展了四点弯静载和疲劳试验，结果表明:预应力CFRP板具有良好的加固效果，混凝土的初始开裂荷载和承载力分别提高60％和30％以上，锚固系统具有良好的抗疲劳性能。建立ANSYS模型对试验梁进行分析，张拉过程中各部分应变变化与试验梁实测数据基本一致，表明试验梁张拉过程满足加固要求。试验梁分别使用力卡锚固系统和刚性自锁式锚固系统两种系统，对CFRP板施加预应力进行平行对比研究，得出力卡锚固系统张拉完成后达到了更好的加固效果。 (3)采用长标距FBG传感器对新沭河桥预应力CFRP板加固工程进行监测，研究了加固中CFRP板及混凝土的应变变化，以及预应力CFRP板长期应变损失。结果表明，加固后箱梁跨中混凝土压应力增量为0.42MPa左右，在有限元计算值0.25～0.60MPa范围内;张拉后CFRP板应变约为7500με，预应力短期损失约为张拉控制应力的3％，满足加固设计要求:通过对预应力CFRP板长期预应力监测，预应力CFRP板的长期预应力损失率约为5％;且随时间推移，预应力损失率逐渐减少，3个月后基本不再变化。综上表明，预应力CFRP板加固技术运用于实桥工程具有较好的加固效果。 |
| 作者： | 邵佳妮 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杨才千;夏叶飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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