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预应力碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的仿真分析
| 论文题名： | 预应力碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的仿真分析 |
| 关键词： | 体外预应力;混凝土梁;CFRP片材;桥梁加固;波形齿夹具锚;有限元分析 |
| 摘要： | 预应力CFRP片材加固混凝土结构技术的研究一直是国内外土木、建筑及相关领域的前沿课题。FRP复合材料优异的性能主要表现在轻质高强、耐腐蚀性能好、加固效率高等方面，而且其施工简单易行、施工周期短、不增加结构自重，在构件加固方面倍受工程界青睐。加固混凝土结构的一种主要应用形式是外贴CFRP片材，把施加了预应力的CFRP材料粘贴于钢筋混凝土梁的受拉面，可以显著地提高梁的抗弯承载力，其中预应力的作用，可以抵消一部分的初始荷载，减小原梁的挠度，使梁中裂缝宽度减小甚至闭合，限制新裂缝的出现，从而改善梁的正常使用性能。对于外贴预应力CFRP片材加固方式来说，使其与加固对象牢牢的连接在一起、形成有机的整体是一个很重要的方面。 体外多点锚固预应力碳纤维带加固技术是施加了预应力的碳纤维片材，其预先发挥相当的强度，其高强度性能能够被有效地利用。本方法串联了多个波形锚，采用先固定两端，再紧固中间，依靠中间锚具的夹持和紧固，不仅有锚固的作用，还起到了预应力张拉的作用，实现了碳纤维带的张拉、锚固一体化施工。利用这种技术，可以大量的节省材料及工程造价，减少加固系统的维护成本;显著减小结构的变形，在增大承载力的同时也提高了结构刚度;抑制了裂缝的发展，提高构件的抗弯承载力。一直以来人们不断地进行技术改进和相关体系完善，体外锚固CFRP片材预应力加固技术施工更加简便易行，经济快速。 波形齿夹具锚的研发成功，对体外多点锚固CFRP片材加固混凝土梁，不但可以锚固预应力CFRP片材，而且对碳纤维片材施加起预应力也更加方便快捷，从而很好地实现了结构的体外预应力加固。由于CFRP片材加固钢筋混凝土梁涉及到断裂及裂缝扩展、几何非线性、材料非线性等复杂力学行为，而且试验的费用高。采用试验手段很难观测到界面下混凝土内部微裂缝的发生以及扩展过程，对于大量的钢筋混凝土结构分析问题，只能用数值分析方法解决，传统的解析方法也只能解决一些非常简单的构件或结构的计算问题。有限元分析方法在钢筋混凝土结构的非线性分析中，作为一个强有力的数值分析工具，起到了非常重要的作用。本文研究应用此技术，并进行了永川大涧口桥桥梁结构加固工程的应用与评估，大涧口桥的成功加固及静载试验证明了预应力碳纤维加固技术具有较大工程实用价值，为今后桥梁工程的加固打下了坚实的基础。 |
| 作者： | 任峰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 卓静 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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