粘钢-体外预应力联合加固简支梁试验研究

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近年来,随着公路交通量的不断增加,公路桥梁负荷日益加重,结构性能亦逐渐退化,部分钢筋混凝土梁桥已很难满足现有使用要求,为保证其安全性,需要进行维修加固来满足其使用功能并延长其使用寿命。由于每种方法各有优劣,以及结构病害的复杂性,单纯采用一种方法对结构进行加固,往往收不到很好的效果,有时会失败。单独采用数量较多的预应力筋加固,会导致结构反拱度过大、上翼缘受拉开裂等不良现象;单独采用多层钢板粘钢加固,会导致钢板和混凝土界面剥离破坏,钢板材料不能被充分利用。由于每种方法各有优劣,因此有必要考虑同时采用几种加固方法对结构进行联合加固,以达到优势互补、综合效果最优的目标。   本文针对7片钢筋混凝土简支T梁的加固试验,对粘钢-体外预应力联合加固后,钢筋混凝土梁构件的抗裂性能、变形能力、应变发展规律以及极限承载能力等方面进行分析,研究粘钢-体外预应力联合加固梁的受力性能,探讨二者联合进行加固的效果和优势。   借助通用有限元分析软件ABAQUS,建立三维非线性有限元模型,对联合加固试验梁进行仿真分析计算,并将分析计算结果与试验结果进行对比,结果表明两者吻合良好。在此模型基础上进行了加固影响因素分析,弥补了试验的不足。通过影响因素分析与随机有限元敏感性分析,发现粘钢-体外预应力联合加固的加固效果对体外预应力筋面积最为敏感。   基于加固梁试验数据与有限元仿真分析的基础上,分析加固梁各阶段受力情况,找出截面变形的变化规律,给出了截面变形参数与塑性铰的关系。通过简单的迭代计算,求解不同体外索布置方式的合理钢板用量、体外索极限应力、构件极限承载力及极限挠度。通过分析加固梁的极限承载力,给出了粘钢-体外预应力联合加固与单一方法加固,构件的极限承载力提高量之间的关系。粘贴钢板和体外预应力加固方法相结合,实现优势互补,扬长避短,为公路桥梁加固工程提供参考。
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