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FRP增强预制混凝土路面结构静动力试验研究及数值模拟
| 论文题名： | FRP增强预制混凝土路面结构静动力试验研究及数值模拟 |
| 关键词： | 预制混凝土路面结构;抗裂性能;冲击性能;数值模拟 |
| 摘要： | 针对普通预制混凝土路面结构存在抗裂性能不足、承载力不高及开裂后易破坏的问题，在课题组研究的基础上探究了FRP增强层对不同面层厚度预制混凝土路面结构承载力和抗裂性能的提升效果。采用试验探究结合数值模拟的方法，开展了两种不同尺寸FRP增强混凝土小梁的弯曲性能、断裂性能和落锤冲击试验研究以及FRP增强混凝土小梁和FRP增强预制混凝土路面结构的数值模拟研究，主要内容和研究成果如下： （1）FRP增强层大幅度提升了混凝土小梁试件的弯曲性能、断裂性能以及抗冲击性能，其中CFRP较GFRP总体效果要好。CFRP对不同尺寸混凝土小梁的弯拉强度提升幅度分别为154%、144%，对开裂荷载分别提升50%、57%； （2）FRP增强混凝土小梁的断裂性能较普通混凝土小梁提升，CFRP和GFRP对结构断裂韧性提升幅度分别为388%、256%。对结构断裂能分别提升4250%、4171%； （3）FRP增强混凝土小梁与普通混凝土小梁的冲击破坏形式不同，普通混凝土小梁在反复冲击荷载作用下从试件底部开裂后发生断裂破坏，而FRP增强混凝土小梁裂缝先由试件顶部出现，而后逐渐贯穿。可见FRP增强层显著提升了结构抗冲击性能，其中CFRP的提升效果比GFRP要好。简支情况下，CFRP对不同尺寸试件冲击能的提升幅度分别为2192%、723%，均匀弹性支承下分别为540%、84%；简支情况下GFRP对冲击能的提升幅度分别为647%、556%，均匀弹性支承情况下分别为320%、41%； （4）利用ABAQUS软件模拟得到不同尺寸小梁试件的荷载-位移曲线与试验吻合较好，其中普通混凝土小梁的软件模拟极限荷载与试验误差分别为3%、5%，CFRP增强混凝土小梁开裂荷载与试验误差分别为4%、10%，极限与试验误差分别为11%、5%，GFRP增强混凝土小梁模拟开裂荷载与试验误差分别为5%、11%，极限荷载与试验误差分别为5%、12%，软件模拟所得结果与试验吻合较好； （5）标准轴载作用下，不同面层厚度的CFRP增强预制混凝土路面结构层底最大拉应力较普通混凝土路面结构降低19%~31%，裂纹尖端应力强度因子降低34%~13%； （6）重载作用下，不同面层厚度的CFRP增强预制混凝土路面结构较普通路面水泥混凝土路面结构的开裂荷载提高5%~10%，轴载260KN、300KN、350KN作用下，裂纹高度分别降低33%~67%、25%~50%、14%~20%，在有预制裂纹的情况下，开裂荷载提高27%~36%。 |
| 作者： | 徐彪 |
| 专业： | 交通运输工程;道路与铁道工程 |
| 导师： | 马银华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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