【摘要】：隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展和橋梁使用年限的增加,在役的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋普遍存在抗剪承載能力不足、腹板出現(xiàn)斜向開裂的現(xiàn)象,維修加固問(wèn)題日益突出。聚乙烯醇纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(PVA-ECC:Polyvinyl Alcohol-Engineered Cementitious Composite)加固法是一種新型的混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。該加固方法利用纖維混凝土優(yōu)良的物理力學(xué)性能,改善橋梁的受力狀況、提高橋梁的耐久性,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文基于長(zhǎng)標(biāo)距光纖光柵傳感技術(shù),對(duì)PVA-ECC在試驗(yàn)梁及實(shí)際橋梁中的抗剪加固效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析,對(duì)PVA-ECC加固法進(jìn)行更深入的研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:(1)對(duì)采用PVA-ECC加固的鋼筋混凝土梁進(jìn)行了抗剪試驗(yàn),試驗(yàn)包括2根對(duì)比梁和4根加固梁,研究了原梁配筋率、加固層厚度對(duì)加固效果的影響。采用FBG應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)梁跨中、剪跨區(qū)等部位的應(yīng)變變化,同時(shí)觀測(cè)試驗(yàn)梁的撓度變化與裂縫開展情況,分析了加固梁極限抗剪承載力及破壞模式。試驗(yàn)結(jié)果表明,PVA-ECC加固方法可以有效提高鋼筋混凝土梁的抗剪承載能力,最大提高了124%;監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)的狀態(tài)變化,為加固效果的評(píng)估提供依據(jù)。(2)采用有限元軟件ANSYS建立了試驗(yàn)構(gòu)件的有限元分析模型,按照試驗(yàn)梁的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了非線性分析,研究了原梁配筋率和加固層厚度參數(shù)對(duì)抗剪加固效果的影響。結(jié)果表明,有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,誤差最大不超過(guò)8%,可以準(zhǔn)確的模擬試驗(yàn)梁受力全過(guò)程,包括應(yīng)力應(yīng)變的分布、裂縫的出現(xiàn)與發(fā)展以及極限承載能力等,運(yùn)用此模型可以對(duì)抗剪加固試驗(yàn)進(jìn)行拓展分析。(3)以灌云北樞紐C匝道橋PVA-ECC抗剪加固工程為背景,采用分布式長(zhǎng)標(biāo)距光纖光柵傳感技術(shù),對(duì)橋梁加固前后關(guān)鍵部位的應(yīng)變變化進(jìn)行監(jiān)測(cè),研究了PVA-ECC的實(shí)際加固效果;同時(shí)建立有限元模型,對(duì)加固全過(guò)程進(jìn)行模擬分析。綜合結(jié)果表明,加固后橋梁各部位的應(yīng)變響應(yīng)相比加固前均有不同程度的降低,中跨、邊跨跨中的主應(yīng)力分別降低了24.1%、9.5%,箱室所有腹板的最大拉應(yīng)力不超過(guò)0.7MPa,說(shuō)明PVA-ECC加固可以有效改善結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平,提高橋梁的抗剪承載能力;同時(shí)也驗(yàn)證了加固方法的有效性以及監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)用性和可靠性。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU37
【圖文】：

立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

10（a）試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖 （b）單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖 2-2 PVA-ECC 薄板拉伸試驗(yàn)在拉伸試驗(yàn)過(guò)程中， PVA-ECC 薄板的初始裂縫在靠近中部位置出現(xiàn)，裂縫的寬度相對(duì)較小，纖維可以承擔(dān)一部分拉應(yīng)力，同時(shí)纖維的橋連作用可以將裂縫處的應(yīng)力傳遞至未開裂截面，整體的剛度及傳力性能并未受到較大削弱，試件的承載力瞬間降低后又重新恢復(fù)到原先的水平，隨著加載的進(jìn)行，初始裂縫貫穿整個(gè)截面并且寬度增大，同時(shí)新的細(xì)小裂縫不斷產(chǎn)生，每個(gè)裂縫處的纖維均發(fā)揮作用，抑制裂縫的發(fā)展，如此反復(fù)，使得試件的裂縫分布呈現(xiàn) 細(xì)而密 的特征，這些細(xì)小裂縫的形成將使得材料的宏觀拉應(yīng)變?cè)龃蟀俦叮浑S著荷載的繼續(xù)增大，裂縫間基體內(nèi)嵌固纖維所提供的橋聯(lián)應(yīng)力不足以使基體內(nèi)產(chǎn)生新的裂縫，原有裂縫不斷變寬，臨近破壞荷載時(shí)，其中一條裂縫寬度明顯增大發(fā)展為臨界裂縫，試件最終發(fā)生破壞。從薄板拉伸的應(yīng)力-應(yīng)變曲線看，最大拉應(yīng)力

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2730456