碳纤维增强复合塑料（CFRP）加固混凝土梁桥的应用研究

摘要

近年来，随着交通事业的发展，国内大量公路桥梁需要进行加固处理。在众多加固方法中，采用碳纤维增强复合塑料(CFRP)加固混凝土梁桥作为一种新兴的加固方法而倍受重视，成为当前工程加固领域的研究热点。与传统加固方法相比，碳纤维材料具有强度高、重量轻和耐腐蚀等优点，并且施工快捷，不影响原结构的外观和功能，具有广泛的应用前景。 本文针对混凝土梁桥的实际损伤特征，对钢筋混凝土梁进行了系统的受弯和受剪承载力的加固性能对比试验研究，试验参数包括预裂程度、持载水平以及配筋率等影响因素，结果表明，粘贴CFRP加固对钢筋混凝土完整梁和预裂梁的刚度、裂缝、受拉钢筋应变以及受弯和受剪强度有较大的影响。本文推导的加固梁受剪的承载力公式计算值与试验值对比，具有较高的可靠性，可用于实际结构的受剪加固设计。本文对预应力CFRP加固混凝土梁的受弯性能进行了初步分析，提出了CFRP预应力加固后构件受弯承载力的计算公式，分析与试验结果表明，与非预应力加固方法相比，预应力CFRP加固混凝土结构可有效利用碳纤维材料高强度的特性，构件的受弯承载力和刚度得到进一步提高。同时，本文以德州武城大桥的CFRP加固为工程背景，总结了CFRP的材料性能和加固工艺，系统研究了CFRP在加固混凝土结构时的破坏形态及预防措施。最后，本文利用ANSYS软件对CFRP加固混凝土梁的受弯承载力进行了非线性有限元分析，通过与试验梁的极限受弯承载力和荷载一挠度曲线的比较，体现了有限元分析方法的有效性，进一步验证了试验得到的相关结论。 通过本文的研究，完善了CFRP加固混凝土梁桥设计的计算方法，改进了CFRP加固方法的施工技术，为碳纤维加固技术在桥梁工程中的应用积累了经验。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1公路桥梁建设取得的成就

1.2我国桥梁维护与加固现状

1.3传统桥梁加固方法简介

1.4 CFRP加固方法概述

1.5研究课题的提出和本文的主要工作

第二章CFRP加固工艺及工程实例

2.1碳纤维

2.2粘结材料

2.3 CFRP加固工艺

2.4 CFRP加固混凝土梁桥的工程实例

2.5 小结

第三章CFRP加固混凝土梁正截面受弯承载力研究

3.1 CFRP加固混凝土结构的破坏形态

3.2 CFRP加固正截面受弯承载力的分析与计算

3.3 CFRP加固正截面受弯承载力的试验研究

3.4试验结果与理论计算值的比较

3.5小结

第四章预应力CFRP加固正截面受弯承载力研究

4.1预应力加固方法原理

4.2预应力CFRP加固的理论分析

4.3实用算例

4.4 小结

第五章CFRP加固混凝土梁斜截面受剪承载力研究

5.1 CFRP加固斜截面受剪承载力的分析与计算

5.2 CFRP加固斜截面的受剪承载力试验

5.3试验分析

5.4试验结果与理论计算值的比较

5.5斜截面受剪承载力计算公式的修正

5.6小结

第六章ANSYS非线性有限元分析

6.1非线性分析基本原理

6.2ANSYS有限元建模

6.3有限元计算结果及分析

6.4小结

结论和建议

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢