高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固鋼筋混凝土梁式橋試驗研究與機(jī)理分析.pdf

1、高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固技術(shù)作為一種新型的加固方法，在工程界的運用正逐步興起。對該加固技術(shù)的加固機(jī)理和設(shè)計方法進(jìn)行研究是該技術(shù)推廣運用的前提和基礎(chǔ)。 本文圍繞河北滄州東關(guān)大橋加固工程，經(jīng)過一系列試驗研究，深入分析了高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固層與混凝土界面之間的粘結(jié)破壞機(jī)理、高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固鋼筋混凝土梁的抗彎和抗剪性能；確立了從承載力計算、界限配筋率、到剝離強(qiáng)度驗算的加固梁計算體系；并通過東關(guān)大橋加固前后的靜載試

2、驗和動力性能分析，驗證了計算體系和加固效果。取得的主要成果有以下幾個方面。 1、通過243個測點的正拉粘結(jié)強(qiáng)度試驗、24個測點的剪切粘結(jié)強(qiáng)度試驗、9個界面剝離破壞試驗，分析了聚合物砂漿與混凝土之間的粘結(jié)性能及影響因素。研究認(rèn)為抹灰齡期、界面粗糙度、混凝土和砂漿強(qiáng)度、修補(bǔ)方位等是影響粘結(jié)性能的主要因素，其顯著性水平按此順序由高到低排列； 此外，加固層長度對剝離強(qiáng)度的影響非常顯著，存在有效錨固長度的限制；結(jié)合試驗數(shù)據(jù)提出了粘

3、結(jié)面正拉強(qiáng)度模型、剪切強(qiáng)度模型、加固層剝離強(qiáng)度模型；結(jié)合有限元分析，提出并驗證了加固層粘結(jié).滑移本構(gòu)關(guān)系；分析了加固層各材料之間的粘結(jié)錨固性能，提出高強(qiáng)鋼絞線與聚合物砂漿之間的粘結(jié)強(qiáng)度計算模型和錨固長度計算公式；最后結(jié)合試驗提出加固施工中的注意事項。 2、依據(jù)高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固鋼筋混凝土梁試驗研究以及加固材料與混凝土之間的粘結(jié)性能試驗研究，分析了高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固鋼筋混凝土梁破壞模式，著重對加固層界面剝離破壞

4、受力機(jī)理進(jìn)行了深入研究。 從加固界面“粘結(jié)破壞區(qū)”出發(fā)，引出“粘結(jié)破壞層”概念，建立基于“粘結(jié)破壞層”的抗彎構(gòu)件端部剝離破壞剪應(yīng)力和正應(yīng)力的解析解，提出端部剝離破壞準(zhǔn)則以及端部剝離承載力簡化計算公式； 分析了抗彎加固梁中部剝離破壞機(jī)理，建立基于“粘結(jié)破壞層”的抗彎加固梁中部剝離破壞承載力計算公式，并建立了相關(guān)破壞準(zhǔn)則； 從“粘結(jié)破壞層”角度出發(fā)，分析了抗剪加固剝離破壞受力機(jī)理，基于抗剪加固試驗研究和數(shù)值分析結(jié)果，

5、建立了剝離承載力計算公式。 3、依據(jù)本文5根6.6m跨的T形梁抗彎加固試驗及其14根梁的抗彎加固數(shù)值試驗、9根2.5m跨的矩形梁抗剪加固試驗及其12根梁的抗剪加固數(shù)值試驗，分析了混凝土強(qiáng)度、原梁配筋率、原梁配箍率、高強(qiáng)鋼絞用量、二次受力、剪跨比、加固方式等因素對高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固鋼筋混凝土梁受力性能的影響； 結(jié)合粘結(jié)強(qiáng)度和剝離破壞的研究，提出了加固梁抗彎、抗剪承載力計算公式、考慮和不考慮剪切變形影響下的撓度計算

6、公式、最大彎曲裂縫和斜裂縫寬度計算公式、高強(qiáng)鋼絞線界限用量計算公式。 最終確立了較為完善的加固梁計算體系，并且所有計算結(jié)果與相關(guān)試驗數(shù)據(jù)吻合良好。 4、為考察高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)-聚合物砂漿加固東關(guān)大橋的受力性能，本文進(jìn)行了東關(guān)大橋加固前后的車輛靜載試驗； 在此基礎(chǔ)上，根據(jù)已有的交通調(diào)查，建立模型車輛庫，編制橋梁荷載譜程序VLS，實現(xiàn)了隨機(jī)車輛荷載譜的構(gòu)造及有限元程序的加載，為橋梁結(jié)構(gòu)在隨機(jī)車輛荷載譜作用下的動力分析、疲

7、勞分析提供了一種可行的方法； 并利用該方法分析了車輛荷載譜作用下橋梁加固前后的動力性能。結(jié)論進(jìn)一步表明加固梁計算體系是可行的；動力作用下最不利荷載為密集運營狀態(tài)下的二車道同向偏載作用，該荷載作用下加固橋梁完全滿足承載能力的要求； 橋梁橫向振動普遍較小，中小跨徑公路鋼筋混凝土橋梁的橫向振動可以忽略不計，并且車流方向?qū)蛄赫駝拥挠绊懖淮螅?與加固前對應(yīng)狀態(tài)相比，加固使橋梁最大撓度減小14.97％，一階頻率提高6.94