CFRP加固混凝土箱梁日照溫度效應(yīng)研究.pdf

1、在過去,國內(nèi)外研究者對(duì)加固混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的力學(xué)及使用性能進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究與理論分析,已取得了豐碩的研究成果。由于應(yīng)用廣泛的箱形梁橋出現(xiàn)得較晚,其加固實(shí)例還比較少,隨著時(shí)間的推移,早期修建的箱形梁橋?qū)⑾嗬^進(jìn)入服役后期,加固問題必定會(huì)提到議事日程上來。混凝土為熱的不良導(dǎo)體,當(dāng)外部環(huán)境出現(xiàn)較大的溫度變化時(shí),混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外會(huì)出現(xiàn)較大的溫差,從而導(dǎo)致較大溫差應(yīng)力的出現(xiàn)。CFRP具有不同于混凝土的熱物性參數(shù),因此 CFRP的外部粘貼使原混凝土

2、箱梁溫度場(chǎng)發(fā)生改變,同時(shí)當(dāng)溫度變化時(shí),CFRP-混凝土組合結(jié)構(gòu)中應(yīng)力和變形等性能也將發(fā)生改變。故對(duì)CFRP加固混凝土箱梁的日照溫度效應(yīng)的研究是非常有必要的。
　　本文進(jìn)行了CFRP加固混凝土箱梁日照輻射作用下溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力的試驗(yàn)研究。制作了三片試驗(yàn)梁,三片試驗(yàn)梁均為鋼筋混凝土箱梁,具有相同的幾何尺寸,梁長(zhǎng)3200mm,橫截面高400mm,寬600mm,頂?shù)装搴穸染鶠?0mm,腹板厚60mm。在梁體L/4截面布置溫度傳感器,在跨中

3、截面布置應(yīng)變片。第一片梁不進(jìn)行CFRP加固,對(duì)其余兩片梁進(jìn)行不同方式的CFRP加固,分別為底面單層加固與U型加固。使用保溫材料,采用不同的遮陰方式模擬出三種不同的日照工況,同種工況測(cè)試三天,分別獲得了各試驗(yàn)梁在不同工況作用下的溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力數(shù)據(jù),進(jìn)行了初步的分析和探討。
　　使用ANSYS軟件對(duì)CFRP加固混凝土箱梁的日照溫度試驗(yàn)進(jìn)行有限元模擬,將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為初始條件,結(jié)合氣象學(xué)及大氣天文學(xué)的知識(shí)計(jì)算出邊界條件,以數(shù)組的形式施加

4、給有限元模型,求得各試驗(yàn)梁在不同時(shí)刻的溫度場(chǎng);直接將已求得的溫度場(chǎng)施加給箱梁模型,計(jì)算出各試驗(yàn)梁的溫度應(yīng)力;將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與有限元模擬的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。
　　經(jīng)過對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與有限元模擬數(shù)據(jù)的綜合分析最終得出;日照輻射作用下,箱梁頂板測(cè)點(diǎn)溫度最高值出現(xiàn)在下午15時(shí)~16時(shí),而沿高度方向最大溫差出現(xiàn)在下午14時(shí)~16時(shí)。在箱梁同一截面,隨著高度的下降,溫度場(chǎng)時(shí)變規(guī)律有明顯的延遲現(xiàn)象,不同高度測(cè)點(diǎn)溫度時(shí)變曲線每天有兩次交叉點(diǎn),此時(shí)基本不存

5、在溫度梯度,箱梁整體溫度基本趨于一致;CFRP的粘貼改變了箱梁表面的太陽輻射吸收率,與同等條件下未粘貼 CFRP的混凝土表面相比,其表面最高溫度高出4~5℃,最終導(dǎo)致了箱梁截面豎向溫差增大;不同日照輻射條件作用對(duì)CFRP加固混凝土箱梁的豎向溫度梯度存在一定的影響,當(dāng)箱梁腹板位置直接承受日照輻射作用時(shí),其豎向溫度梯度發(fā)生較大變化,尤其當(dāng)腹板表面粘貼有CFRP時(shí),這種影響體現(xiàn)的更加明顯;未經(jīng)CFRP加固的混凝土箱梁在日照溫度荷載作用下,其頂