下套拱加固石拱桥复合拱圈极限承载力研究

下套拱加固石拱桥形成的复合拱圈由石块、砂浆、混凝土和钢筋四种材料组成,而且属于二次受力结构,受力复杂.采用分离模型和整体连续体模型相结合的方法,提出复合拱圈的极限承载力有限元计算方法.有限元计算结果与试验结果吻合良好,表明有限元计算方法能够反映复合拱圈的受力性能.应用该方法,对某实桥进行了分析,结果表明,复合拱圈在半跨均布活载和L/4集中活载联合作用下的破坏模式为四铰破坏,第二个铰出现时荷载已达极限荷载的77.9%.复合拱圈的极限承载力随着集中活载占总活载的比例的增大而减小,随加固层厚度和配筋率的增大而增大.加固层混凝土的强度对复合拱圈的极限承载力影响较小,因此,加固层不必采用高强混凝土.     

HPFL加固砖砌体抗压强度试验研究

为了了解高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固砖墙的受力机理、承载力提高程度和破坏形态,制作了4组HPFL加固的普通砖砌体抗压试件及1组对比试件,采用分级加载的方法进行抗压强度试验研究,比较分析了不同加固面数和砂浆面层厚度等参数对加固砖墙的承载力、延性和破坏形态的影响。实验研究结果表明:原砖墙与加固面层能较好的协同工作,HPFL能显著地提高砖墙的抗压承载力,砖墙延性得到改善。HPFL加固砌体是一种有效的加固方法,为工程加固设计时提供参考。     

CFRP抗剪加固钢筋混凝土梁承载力计算方法

加固梁抗剪承载力提高幅度的大小与其破坏形式密切相关,目前的加固梁抗剪承载力计算很少考虑剥离破坏对抗剪承载力的影响.针对碳纤维片材加固混凝土技术规程中提出的混凝土梁受剪加固承载力计算模式的不确定性,提出了在确定加固梁的承载力时,应考虑外部粘贴碳纤维复合材料剥离破坏和碳纤维片材断裂破坏两种抗剪承载力计算模式,通过8根梁的试验结果印证了计算方法的正确性和有效性.     

复合主拱圈加固石拱桥极限承载力参数研究

 研究了复合主拱圈加固石拱桥时极限承载力的受力特点。以一座在加固的等截面圆弧拱桥为例,考虑了加固结构二次受力的特点和新旧结构不同材料的力学性能,分析了其主要结构参数,如加固层高度、加固层宽度、加固层纵筋率和加固层箍筋率对加固后主拱圈承载力的影响。经过结构参数计算分析发现,当加固层高度为原拱圈0.25～0.50倍时,承载力增大值较明显;当加固层宽度超过原拱圈宽度的67%,承载力增大缓慢;加固层纵筋率超过1.162%,承载力增大值较小;增加加固层箍筋率对加固后拱桥的承载力影响较小。分析结果为复合主拱圈加固石拱桥设计提供了结构参数选取的建议,可为此类桥梁的设计提供有利的参考。     

CFRP加固既有损伤RC板梁抗弯试验研究

论文主要对4块已使用57年的混凝土板梁和2块与既有板梁同尺寸、同配筋率的新浇板梁进行抗弯承载力试验研究.试验中对3块既有板梁和1块新板梁进行不同层数的CFRP加固,另外两块板梁不加固.试验结果表明:既有RC板梁承载力降低主要由钢筋与混凝土黏结力下降和混凝土微损伤所致;CFRP加固能有效提高既有板梁的抗弯承载力性能,粘贴1、2和3层时其承载力提高幅度分别为21.03%,、41.54%,和69.23%,;CFRP加固能有效抑制试验板梁裂缝的发展,改善其破坏形态.试验结果与规范计算值对比分析表明:在钢筋锈蚀率不大于1.0%,的前提下,现行规范和规程可应用于既有微损伤RC受弯构件的加固设计.     

复合主拱圈加固石拱桥弹塑性本构关系研究

根据复合主拱圈加固石拱桥时截面以承受轴力为主,弯矩较小的受力特点,基于原拱圈和加固层共同工作、协调变形原理,针对加固后的石拱桥,推导出适合有限元分析的混凝土与砌体理想弹塑性复合材料的本构关系.对某复合主拱圈加固的石拱桥应用推导的本构关系,采用有限元软件ANSYS建立了数值分析模型,并对该本构关系进行校核检验.结果表明:采用混凝土与砌体理想弹塑性复合材料非线性计算结果和混凝土与砌体分开的两种材料非线性计算结果非常接近,复合材料非线性的计算值比两种材料非线性的计算值小,轴力小3％ ～5％,弯矩小7％～8％.给出的混凝土和砌体的理想弹塑性本构关系在复合主拱圈加固石拱桥时有足够的可靠性,可供同类桥梁结构分析应用.     

混杂纤维混凝土应用在组合梁中的物理特性及对比实验研究

为了进一步明确混杂纤维混凝土物理特性优势,首先对其组合结构中应用与承载力进行了计算分析,接着对受弯承载力的计算完成了修正提议,在混杂纤维混凝土梁承载力的计算中,建立了纤维布直线关系的材料力学模型,得出高性能纤维补强混凝土板不仅可以增强复合梁的承载力,且有利于减缓裂缝和提高组合梁的延性,在对混杂纤维混凝土的极限应变分析中得出其应变能达到1 500以上,可以有效提高组合梁的截面延性,综合分析可得纤维混凝土同普通混凝土相比其抗折强度明显提高40%左右,抗冲击韧性明显提高50%左右,韧性得到了大幅度的提高。通过与多种其他混凝土的实验特性比较,充分验证了上述特性优势。这一研究对纤维混凝土的推广应用具有显著的实际价值。     

超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁抗剪性能

为研究超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪性能,采用不同厚度的超高性能混凝土对梁侧面进行加固,并对其进行单点静载试验。观察梁的破坏过程和破坏模式,并根据梁的荷载-应变曲线,分析超高性能混凝土加固层对钢筋混凝土梁承载力和刚度的影响;同时,采用数字图像相关方法对试验梁的裂纹发展进行了对比分析。结果表明：与未加固梁相比,加固梁的破坏形态由脆性剪切破坏转变为延性弯剪及弯曲破坏;随着加固层厚度的增加,加固梁开裂荷载、峰值荷载和变形能力明显提高;通过数字图像相关方法,可以直接从试验梁表面获取细微变形和应变分布情况,并进一步预测试验梁表面微裂缝位置及破坏形式。最后,建立了超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式,并与试验结果进行了对比,结果吻合较好。     

CFRP-钢管混凝土加固RC短柱偏压性能试验

通过8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆钢管自密实混凝土复合加固和4根圆钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土(RC)方形短柱的受压试验,研究了复合加固RC短柱偏压受力性能,分析了偏心距和CFRP层数对复合加固RC短柱的破坏形态、承载力、刚度和延性的影响.复合加固RC短柱的破坏形态包括端部混凝土的压碎、受压区钢管屈曲和CFRP断裂.加固试件表现出延性破坏特征,达到极限承载力后,仍具有一定的承载和变形能力.随着偏心距的增大,加固试件变形增大;偏心距为20,40和60 mm的试件极限承载力平均降低幅度分别约为25%,37%和42%.随着CFRP层数的增加,加固试件变形减小,延性降低;CFRP层数为1和2的试件极限承载力平均提高幅度分别约为16.2%和39.8%.     

增大柱截面与碳纤维复合节点加固有限元分析

目的模拟不同加固方式对钢筋混凝土框架梁柱节点力学性能的影响,找出合理的加固方案,进而提高结构耐久性.方法以核心区少配箍筋的框架十字型节点为研究对象,采用增大柱截面与碳粘贴碳纤维复合的加固方法来实现对钢筋混凝土框架梁柱节点的加固,利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟.结果增大柱截面加固节点极限承载力平均提高92%,延性平均提高34%,刚度平均提高4%;碳纤维布加固节点,极限承载力平均提高44%,延性平均提高55%,刚度平均提高67%;增大柱截面与碳纤维复合加固节点极限承载力平均提高157%,延性平均提高86%,刚度平均提高79%.结论不同加固方案改变了试件的破坏形态,由脆性破坏变为延性破坏,破坏点均发生在梁端.相比增大柱截面方法加固节点和碳纤维加固节点方法,采用增大柱截面与碳纤维复合加固的方法对试件极限承载力、延性、刚度都提高显著.     

复合主拱圈弹塑性本构关系等效方法

 基于原拱圈和加固层共同工作、协调变形原理，以复合主拱圈加固圬工拱桥的拱段为研究对象，推导出适合有限元分析的混凝土与砌体理想弹塑性本构关系。对加固后的拱段应用推导的本构关系，采用有限元软件ANSYS建立了数值分析模型，并对该本构关系进行实验校核。结果表明，采用混凝土与砌体理想弹塑性本构关系，有限元数值和实测数值非常接近，有限元极限承载力数值比实测极限承载力数值小6.8%～9.2%；建立的混凝土和砌体的理想弹塑性本构关系在复合主拱圈加固圬工拱桥时可靠性较高，可供同类桥梁结构分析应用。     

石拱桥极限承载能力分析

应用极限平衡理论以石拱圈极限偏心距为约束条件、实际车辆活载的外加载荷系数为目标函数 ,建立了石拱桥极限承载能力分析的线性规划数学模型 .分析了一座石拱桥通过特大荷载问题 ,结果表明 ,本方法是简洁、可行的 .该理论计算模型为分析现有石拱桥的承载潜力提供了一个新的思路     

预制CFRP筋增强条加固素石板受弯性能有限元分析

为研究预制碳纤维增强复合材料(CFRP)筋增强条加固石板受弯承载力的影响机理,并基于理论提出加固石板的受弯承载力计算公式,采用有限元程序对预制CFRP筋增强条加固石板受弯性能进行非线性数值模拟.在验证有限元模型可靠性的基础上,进一步开展参数分析,研究CFRP筋直径及配筋率、增强条宽度及厚度对预制CFRP筋增强条加固石板受弯承载力的影响规律.模拟结果表明:加固石板的极限承载力随CFRP筋配筋率的增大而增大,对开裂荷载的影响较小;开裂荷载随增强条宽度及厚度的增大而增大,对极限承载力的影响较小;有限元模型能模拟构件的开裂及破坏形态,且提出的计算公式能预测构件的开裂弯矩和极限弯矩.     

预应力连续箱梁桥加固设计及验算

某预应力连续箱梁桥运营15年后,箱梁内外出现了较多的裂缝、钢筋锈蚀和台后填土沉降等病害,已影响桥梁结构的正常使用和安全。根据该桥的质量检测报告,提出了箱梁顶板采用增厚钢筋混凝土、箱室顶板内表面采用粘贴钢板和碳纤维相结合以及箱梁腹板粘贴钢板的加固方法。通过理论计算和荷载试验对加固后的桥梁承载力进行了验算和检测,结果表明,结构承载力和刚度都有明显地提高,能保证桥梁的正常使用。     

RC刚架拱桥的板桁组合加固及动力特性

钢筋混凝土（RC）刚架拱桥常见的加固方法大多属于局部加强而非整体改造,因此对于改善结构受力性能的作用极其有限,难以满足我国现阶段公路交通荷载日益增大的需求。针对以上问题,文中首先提出了一种新型加固方法——板桁组合加固法,该加固方法在主梁两侧架设钢桁架,通过植筋、焊接、铺设钢筋网和浇筑混凝土等措施使钢桁架与主梁牢固连接,形成板桁组合结构,从而使结构受力从主梁受力体系转变成板桁组合受力体系,实现对结构受力的优化;然后,利用该方法对某刚架拱桥进行加固改造,通过有限元仿真模拟与桥梁动载试验,对该新型加固方法的有效性和实用性进行验证。结果表明：加固后结构自振频率有效提高;竖向刚度和承载力显著增大;结构一阶面内竖弯频率理论值较加固前提高80.5%,公路-I级荷载作用下加固后结构下挠值较加固前减小56.8%,混凝土构件应力水平较加固前减小10.9%～69.8%;该加固方法对结构的动力特性具有改善作用,加固后结构的竖向振动效应小于加固前且实测冲击系数远小于现行规范值,结构动力性能良好。     

CFRP加固组合石梁受剪性能试验研究

进行了2根素石梁和6根组合石梁的单调加载试验,研究在弯剪段环形包裹CFRP条带对于提高组合石梁受剪性能的作用.2根组合石梁加载至弯剪段开裂即停止加载并采用环形包裹CFRP条带进行抗剪修复,作为断损修复试件;2根组合石梁加载前即进行抗剪加固,作为加固试件,以此对比断损修复和加固的效果.试验中,加固试件和断损修复试件均发生变形明显的弯剪破坏,同时伴随CFRP条带断裂.试验结果表明,环形包裹CFRP条带可以有效防止组合石梁弯剪段开裂后突然发生剪切断裂,提高试件的受剪承载力和变形能力,且加固的效果好于断损后修复.此外,提出了环形包裹CFRP条带加固组合石梁的受剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.     

大跨度斜拉拱组合桥极限承载能力分析

以一种新颖钢管混凝土拱桥斜拉钢管混凝土拱组合桥为研究对象,考虑钢管混凝土拱在变形、失稳破坏期间的几何及材料非线性特性,采用统一理论中的钢管混凝土组合构件本构关系及高精度不分层梁单元,对在建的某斜拉钢管混凝土拱组合桥进行了在静力荷载作用下的极限承载力分析,并用钢管混凝土拱模型实验对分析程序及钢管混凝土组合构件建模方法进行了验证,同时分析了斜拉索及斜拉索的初索力对拱桥承载能力的影响.结果表明,斜拉钢管混凝土拱组合桥具有较高的稳定性和极限承载力,斜拉索能够较大提高拱桥的承载能力,斜拉索初张力对稳定承载能力的影响不大.