预应力TRM加固混凝土结构应力损失研究

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目前,纤维增强复合材料(FRP)如碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维等已经大量应用于桥梁加固等工程领域中。然而传统的粘贴加固法有很大的技术缺陷,例如碳纤维材料在受拉钢筋屈服时才发挥不到20%的抗拉强度,这种加固方法不能充分利用FRP的高强特性,加固效果有限。预应力FRP加固技术能提高构件开裂荷载、屈服荷载,限制钢筋应力增长等等,与普通粘贴FRP加固法相比有很多优势,这种加固方法已经越来越多的应用于加固工程中。然而,预应力FRP加固方法有着一个无法避免的问题就是预应力损失,如今国内外对于此加固方法的预应力损失研究还比较缺乏,所以进行预应力FRP加固的应力损失研究具有十分重要的科学意义和工程应用价值。本文用课题组自行研发的加固系统,进行预应力TRM(纤维织物网增强砂浆)加固混凝土结构应力损失试验,同时对试验过程进行理论分析和有限元模拟,得到了如下结论:(1)运用TRM粘贴混凝土试块试验,分析研究了张拉过程中滑移造成预应力损失的规律,得到了试块在不同影响因素下的总损失值。(2)根据混凝土梁界限破坏时的受力平衡关系式,推导得到了本文加固方法的最大张拉控制应力适宜取值。(3)本文预应力TRM加固混凝土梁应力损失试验中,预应力损失主要来自张拉、黏结固化、拆卸、长期损失四个阶段,引起这四个阶段预应力损失的主要因素分别是纤维的网滑移和锚固系统变形、纤维网的应力松弛、顶紧螺杆和滑道的变形、混凝土的收缩和徐变。本文试验的总预应力损失值可偏安全的取15%(89)。(4)本文给出了试验中各项预应力损失的计算公式并进行计算,将计算值和试验值对比,它们之间的误差较小,计算值和试验值吻合较好,验证了计算公式的准确性、有效性。(5)本文给出了张拉过程损失和应力松弛损失有限元模拟方法,并与试验结果进行对比,两组数据较为接近相差较小,说明了两种模拟方法的准确性、可行性。
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