【摘 要】
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桥梁在服役过程中,受设计、施工、使用环境及荷载等因素的影响,会出现承载力下降的现象,不适于继续正常使用。为满足桥梁继续服役的要求,对桥梁的维修加固显得尤为重要。碳纤维片材在性能上有其独特的优势,使用碳纤维片材加固钢筋混凝土桥梁结构的应用已日益广泛。评估桥梁加固后的时变可靠性时,需考虑结构材料时变性能对结构抗力的影响,以及日益变化的车流量对结构荷载效应的影响。以往的时变可靠性评估方法中,结构材料的时
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桥梁在服役过程中,受设计、施工、使用环境及荷载等因素的影响,会出现承载力下降的现象,不适于继续正常使用。为满足桥梁继续服役的要求,对桥梁的维修加固显得尤为重要。碳纤维片材在性能上有其独特的优势,使用碳纤维片材加固钢筋混凝土桥梁结构的应用已日益广泛。评估桥梁加固后的时变可靠性时,需考虑结构材料时变性能对结构抗力的影响,以及日益变化的车流量对结构荷载效应的影响。以往的时变可靠性评估方法中,结构材料的时变性能一般只考虑环境对材料强度的影响,未考虑荷载作用对材料强度的影响;荷载效应的相关统计参数一般按规范取值或根据相应计算模型进行推演,并不能较为准确地反应桥梁在使用过程中荷载作用的真实情况。这些因素会对加固桥梁的时变可靠性评估造成一定影响,有必要针对上述问题展开进一步研究。本文主要研究内容如下:（1）将光纤光栅传感技术应用到加固材料中,在碳纤维板上嵌入光纤光栅传感器,制成具备自监测性能的智能CFRP板（CFRP-OFBG板）。运用智能CFRP板加固钢筋混凝土梁,对加固梁进行试验研究。试验结果表明:试验梁加固后极限承载力及疲劳性能得到显著提升;加固梁疲劳破坏的主要原因为钢筋疲劳断裂;疲劳加载会使加固梁的极限承载力降低。（2）结合本文试验数据和相应计算模型,通过数据拟合及公式推导的方法,分析混凝土、钢筋、CFRP板的时变强度变化规律。分别考虑自然环境侵蚀和疲劳荷载作用两个方面对材料时变强度的影响,并将二者融入到加固梁的时变抗力计算中。（3）根据平截面假定理论,推导基于智能CFRP板监测数据的加固梁荷载效应计算方法,计算结果与试验值吻合良好。结合材料强度时变模型,进一步推导出考虑结构材料时变强度的加固梁荷载效应计算方法。（4）采用JC法,针对考虑和不考虑疲劳荷载对结构抗力的影响两种情况,计算加固梁的时变可靠度指标。计算结果表明:不考虑疲劳荷载作用对结构材料时变强度的影响时,时变可靠度指标呈平缓下降趋势;考虑疲劳荷载作用对结构材料时变强度的影响时,在服役年限的中后期,时变可靠度指标下降速率明显增快。说明疲劳荷载对加固梁中后期的时变可靠度指标影响较为显著,加固桥梁的时变可靠度计算中,应当考虑疲劳荷载对结构材料时变强度的影响。在上述研究基础上,根据智能CFRP板实测数据计算的荷载值,统计计算加固桥梁的实时荷载效应。即可通过智能CFRP板监测数据计算加固桥梁的时变可靠度指标。
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