预应力钢套箍-FRP复合加固RC桥墩抗震性能与设计方法研究结题摘要

桥梁为生命线工程的重要组成部分，是交通枢纽的“咽喉”，桥梁的破坏将导致生命线的中断，造成的损失不可估量。桥墩是桥梁的主要承重和抗侧力构件，桥墩的破坏往往会引起桥梁的整体倒塌。大量实际震害表明，既有桥梁普遍存在桥墩抗震性能不足，急需进行抗震加固。本项目针对目前桥墩加固技术存在的明显局限性，考虑到桥墩加固存在体量大，外包加固需求高，户外环境对防腐耐久的要求等特点，提出采用预应力钢套箍(PSJ)和FRP 套箍复合约束钢筋混凝土(RC)桥墩加固技术，并针对该桥墩项加固技术的加固性能和设计方法开展系统研究。 重点开展的研究内容如下：(1) 预应力钢板箍成套技术研发，针对圆形截面RC桥墩研发一种新型的预应力加力部件可拆卸的改进型钢板箍，该改进型预应力箍板具有施工便捷，加力部件可拆卸重复使用，加固后不改变原截面尺寸，不影响原结构的地震剪力分配等优点。(2) 开展预应力钢套箍加固RC桥墩轴压性能试验研究，重点研究预应力度和配箍特征值对加固试件轴压性能的影响和变化规律。提出预应力钢套箍加固RC桥墩的轴压承载力计算公式。(3) 预应力钢套箍加固RC桥墩抗震性能试验研究，研究参数包括：预应力水平、轴压比、箍板特征值。提出适用于预应力圆形钢板箍加固桥墩的刚度退化三线型恢复力模型。(4) 开展应力钢板箍约束RC墩柱震损后残余轴压性能试验研究。重点研究预应力水平、配箍特征值对震损PSJ约束墩柱残余轴压性能的影响。提出PSJ约束墩柱震损残余轴压承载力建议计算公式。(5) 开展预应力钢套箍-FRP复合加固RC桥墩轴压性能试验研究。重点研究预应力度、钢板箍配箍特征值和CFRP配置特征值对加固RC桥墩轴压性能的影响规律，分析CFRP与PSJ共同作用机理，提出预应力钢套箍－FRP复合加固RC墩柱的轴压承载力计算公式。 2100433B

针对既有RC桥墩普遍存在的严重抗震缺陷和现有桥墩加固方法存在明显局限性等问题，提出采用预应力钢套箍(PSJ)和FRP套箍复合加固桥墩技术。系统开展采用PSJ加固方法和PSJ-FRP复合加固方法加固桥墩抗震性能、抗剪性能和轴压性能试验研究和理论分析，研究参数包括加固方式、截面形式、剪跨比、加固率和预应力水平等。通过轴压性能试验，研究PSJ和PSJ-FRP复合约束下混凝土本构关系、不同受力阶段加固材料间的应力分配规律和加固桥墩轴向承载力计算方法。通过抗震性能和抗剪性能试验，研究各试验参数对桥墩各受力阶段强度、刚度、延性、耗能和破坏形态等的影响规律。建立加固桥墩抗弯、抗剪、轴压承载力计算方法、加固桥墩水平地震作用下各受力阶段强度、刚度、变形计算方法和恢复力模型，最终形成PSJ和FRP复合加固桥墩抗震加固设计方法。研究成果将为大量既有桥墩抗震加固提供一种新的选择，其应用将有效提升桥梁抗震防灾能力。

内容介绍

《FRP加固混凝土结构耐久性研究》对FRP片材加固混凝土柱在冻融、碳化、模拟海水潮汐作用的盐溶液干湿循环下的受力性能展开研究，主要内容包括：概述、FRP片材耐久性研究、侵蚀环境下FRP与混凝土正拉粘结性能研究、侵蚀环境下FRP与混凝土剪切粘结性能研究、侵蚀环境作用下FRP加固混凝土圆柱轴心受压试验研究，考虑侵蚀作用FRP条带加固钢筋混凝土圆柱正截面受压承载计算，建立相关的理论和计算方法，对FRP加固混凝土柱加固方案的选择提出合理建议，可以为相关规程提供技术支持。

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内容简介

纤维增强复合材料（FRP）片材加固钢筋混凝土（RC）构件的疲劳性能及其耐久性是国内外土木建筑领域的前沿课题。《FRP加固钢筋混凝土构件的疲劳性能》主要介绍作者承担的国家自然科学基金项目和广东省自然科学基金项目的研究成果，主要内容包括：常幅载荷下FRP加固RC构件的疲劳性能、随机载荷下FRP加固RC构件的疲劳性能、预应力FRP加固RC构件的疲劳性能、环境温度对FRP加固RC构件疲劳性能的影响、FRP加固RC构件疲劳主裂纹扩展、FRP加固RC构件疲劳损伤演化规律和FRP加固RC构件的疲劳寿命预测。

《FRP加固钢筋混凝土构件的疲劳性能》可供土木工程、道路与桥梁工程、工程力学等专业的本科生和研究生，以及从事桥梁工程、工业民用建筑、工程力学、固体力学等领域的研究人员和技术人员参考。2100433B