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体外预应力FRP筋加固水闸桥板受弯性能研究

作　者: 祝玉斌
导　师: 高丹盈
学　校: 郑州大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 体外预应力 GFRP筋 水闸桥板 受弯性能 试验研究
分类号: TV66
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


体外预应力加固法作为一种主动的加固方法,能有效地降低其它加固方法中普遍存在的应力应变滞后现象,使得后加预应力部分与原结构能较好的共同受力、协同工作,从而提高结构的承载能力。传统的预应力加固多采用高强钢筋或钢绞线做为预应力筋,难以解决钢材锈蚀问题,纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)材料以其自身具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳和无磁性、便于施工等优点,引起工程界特别的关注,近些年在国内外混凝土结构中得到广泛应用。本文针对水闸桥板共制作了6块尺寸为500mmx 100mm×2000mm的混凝土模型板,其中1块作为对比板,5块采用体外预应力GFRP筋进行加固。通过试验研究,分析了体外预应力GFRP筋加固水闸桥板的抗弯性能,主要内容如下：(1)研究了体外预应力GFRP筋加固量以及张拉力大小对试验板开裂荷载、屈服荷载和极限荷载的影响。结果表明：体外预应力GFRP筋加固后,试验板的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有一定程度的提高,并随着GFRP筋加固量的增加而增加；当GFRP筋加固量相同时,开裂荷载、屈服荷载和极限荷载并没有呈现出随着张拉力加大而增大的情况,而是适当大小的张拉力能使试验板开裂荷载、屈服荷载和极限荷载提高较多。(2)研究了体外预应力GFRP筋加固量以及张拉力大小对试验板短期刚度的影响。结果表明：采用预应力GFRP筋加固方法能提高试验板的短期刚度,其提高程度随着GFRP筋用量的增加而增加,同等荷载下试验板的挠度更小；当GFRP筋加固量相同时,张拉力大小对试验板刚度提高程度的影响不明显。(3)结合现有相关规范,基于混凝土板受弯基本理论,建立了体外预应力GFRP筋加固单向板正截面承载力的计算公式。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
1 绪论  10-17
  1.1 建筑物加固研究背景  10-11
  1.2 常用加固方法  11-13
  1.3 体外预应力加固方法简介  13-14
  1.4 国内外研究现状  14-16
    1.4.1 国外研究现状  14-15
    1.4.2 国内研究现状  15-16
  1.5 本文研究的主要内容  16-17
2 试件设计和试验方法  17-30
  2.1 试验原材料及其特性  17-20
  2.2 试验板设计及制作  20-24
    2.2.1 试验板设计  20
    2.2.2 试验板制作  20-21
    2.2.3 试验板加固方案  21-22
    2.2.4 预应力施加方案  22-24
  2.3 试验装置及加载程序  24-27
    2.3.1 试验设备及装置  24-26
    2.3.2 加载程序  26-27
  2.4 试验量测内容  27-29
    2.4.1 应变测试  27-28
    2.4.2 挠度测试  28
    2.4.3 裂缝观测  28-29
    2.4.4 荷载观测  29
  2.5 小结  29-30
3 试验结果及现象  30-45
  3.1 混凝土的基本力学性能  30-33
    3.1.1 抗压强度  30-31
    3.1.2 劈裂抗拉强度  31
    3.1.3 弹性模量  31-33
  3.2 预应力损失情况  33-35
  3.3 试验结果及现象  35-44
    3.3.1 PO对比板  35-36
    3.3.2 预应力加固板  36-44
  3.4 小结  44-45
4 体外预应力加固水闸桥板受弯性能分析  45-62
  4.1 承载能力分析  45-48
  4.2 GFRP筋与钢筋受力分析  48-53
    4.2.1 预应力GFRP筋受力分析  48-49
    4.2.2 GFRP筋与钢筋共同受力分析  49-53
  4.3 正截面抗弯刚度分析  53-55
  4.4 裂缝开展情况  55-58
    4.4.1 试验板裂缝开展状态  55-57
    4.4.2 裂缝开展机理  57-58
  4.5 混凝土应变及受压区高度分析  58-60
  4.6 试验板破环形态  60
  4.7 小结  60-62
5 体外预应力FRP加固正截面承载力计算方法  62-67
  5.1 基本假定  62-63
  5.2 界限破坏的相对受压区高度  63-64
  5.3 正截面受弯承载力计算公式  64-66
  5.4 小结  66-67
6 结论与展望  67-69
  6.1 结论  67-68
  6.2 展望  68-69
参考文献  69-71
个人简历 在学期间学术论文及参与研究项目  71-72
致谢  72

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水利枢纽、水工建筑物 > 水闸
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