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FRP加固圬工拱桥的性能分析
| 论文题名： | FRP加固圬工拱桥的性能分析 |
| 关键词： | 圬工拱桥;纤维增强复合材料;加固方法;破坏模式;承载能力;变形能力 |
| 摘要： | 圬工拱桥在桥梁史上已有几千年的历史，是一种拥有文化价值的桥梁。大部分圬工拱桥年代已久，由于自然环境的影响以及车辆荷载的增大，导致圬工拱桥不能满足使用要求，而FRP(Fiber Reinforced Plastics)加固圬工拱桥不仅能满足使用要求而且也能够满足美观性。基于分离式建模的方法，本文将FRP类型、宽度以及加固位置作为变量，建立了FRP加固圬工拱桥的12个有限元模型。本论文主要进行了以下内容: 1)分析了未加固圬工拱桥和FRP加固圬工拱桥的破坏模式。研究结果表明:未加固圬工拱桥以四铰机制的破坏模式发生了脆性破坏。FRP拱背或拱腹加固圬工拱桥，均改变了四铰机制的破坏模式，避免了未加固圬工拱桥的脆性破坏。不同宽度的FRP拱腹加固圬工拱桥的破坏模式，随FRP宽度的增加，由FRP剥离破坏变成了砌块压碎与FRP剥离同时出现。而FRP粘贴宽度对拱背加固圬工拱桥的破坏模式并无影响。 2)探讨了FRP类型、宽度以及加固位置对圬工拱桥的承载能力和变形能力的影响，并通过正交试验选出了最优的加固方案。研究结果表明:FRP加固后圬工拱桥的变形能力和承载能力都得到了提高。FRP粘贴宽度越大，拱腹加固的承载能力和变形能力越大，拱背加固的承载能力也越大，但增幅很小，延性并没有得到很好的改善。拱腹加固的承载能力大于拱背加固的承载能力，而拱背加固的变形能力大于拱腹加固的变形能力。CFRP加固圬工拱桥的承载能力大于GFRP加固圬拱工桥的承载能力，而GFRP加固圬工拱桥的变形能力大于CFRP加固圬工拱桥的变形能力。基于正交试验法，CFRP(2x50mm)拱背加固圬工拱桥为最优方案。 3)对最优加固方案施加三种侧向水平加载模式，进行顺桥向和横桥向的Pushover分析，得到圬工拱桥的性能点以及拱脚剪力合力和拱顶位移。最后，将其结果与时程分析的结果进行对比分析。研究结果表明:顺桥向多振型荷载模式下圬工拱桥的拱顶位移的误差较小，都在8％以内;横桥向倒三角荷载模式下圬工拱桥的拱顶位移的误差较小，都在10％以内。因此，顺桥向采用多振型加载模式是一种合理的加载方式，而横桥向采用倒三角加载模式是一种合理的加载方式。 |
| 作者： | 孔德祥 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 田英侠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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