预应力TRM加固混凝土结构疲劳性能研究

• 作 者: 陈博
• 出 处: 长安大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 桥梁工程 钢筋混凝土梁 预应力纤维网 加固 疲劳机理 试验 有限元分析

针对目前纤维加固混凝土结构材料强度利用率低,纤维高应力状态疲劳性能研究不足的问题。本文通过对4片采用预应力TRM加固的钢筋混凝土梁静力与疲劳试验研究,研究了静力荷载下加固梁的力学机理和疲劳荷载作用下的疲劳寿命、钢筋与混凝土应变、挠度及裂缝等内容,并进行对比。最后,采用ABAQUS有限元软件进行了数值分析,并与试验结果作了对比。综合上述研究得到了以下结论:(1)静力加载下,双层TRM加固下梁的开裂、屈服、极限荷载较单层加固均有一定程度提高,且分别提高了7.3%、6.3%、12.4%。(2)在相同条件下,相对于加固一层预应力TRM的试验梁来说,加固两层预应力TRM的试验梁跨中挠度、混凝土压应变及受拉钢筋应变均相对较小,纤维网加固量的增加可有效改善混凝土梁的受力,增强其抗弯能力。(3)在循环荷载作用下,跨中挠度、梁顶混凝土应变及受拉钢筋应变均随着荷载循环次数的增加而不断增大,在到达一定循环次数后出现拐点,随后发生突变。(4)在疲劳荷载作用下,两层纤维网加固的混凝土梁的裂缝发展要比一层加固的混凝土梁缓慢,说明纤维网加固量的增加可有效的提高混凝土梁的抗裂性能,减缓裂缝的扩展与延伸。(5)单双层预应力TRM加固后的混凝土梁的疲劳寿命分别为239815次与258462次,双层加固较单层加固提高了7.8%。因此预应力TRM加固量的增加可以有效地改善混凝土梁的疲劳性能,进而提高梁的疲劳寿命。(6)采用数值模拟得到的加固梁的挠度、钢筋应变变化规律均与试验得到的曲线变化规律一致。且在相同疲劳循环次数下,数值模拟得到的挠度值及钢筋应变值均比试验的小。数值模拟得到的疲劳寿命值均比试验得到的略高,但是在误差可控范围内,由此可认为模型可靠。(7)通过采用名义应力法对两加固梁疲劳寿命的评估,得到一层加固下梁的寿命为275423次,比相同条件下的试验值高出15%;两层加固下梁的寿命为304781次,比相同条件下的试验值高出18%。