FRP加固圬工拱桥的性能分析

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1、密级公开分类号ＴＵ９９７＿方知料ｆＸ＇ＡＮＩＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文题目：ＦＲＰ加固圬工拱桥的性能分析作者：孔德祥指导教师：田英侠副教授申请学位学科：桥梁与隧道工程２０１８年５月１１日学位论文知识产权声明本人完全了解西安工业大学有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间学位论文工作的知识产权属于西安工业大学。本人保证毕业离校后，使用学位论文工作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工业大学。学校有权保留送（提）交的学位论文，并对学位论文进行二次文献加工供其他读者查阅和

2、借阅；学校可以在网络上公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）位论文作者签名：指导教师签名：日期：学位论文独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的成果，不包含本人已申请学位或他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。学位论

3、文作者签名：指导教师签名：日期：FRP加固圬工拱桥的性能分析学科：桥梁与隧道工程研究生签字：指导教师签字：摘要圬工拱桥在桥梁史上已有几千年的历史，是一种拥有文化价值的桥梁。大部分圬工拱桥年代已久，由于自然环境的影响以及车辆荷载的增大，导致圬工拱桥不能满足使用要求，而FRP(FiberReinforcedPlastics)加固圬工拱桥不仅能满足使用要求而且也能够满足美观性。基于分离式建模的方法，本文将FRP类型、宽度以及加固位置作为变量，建立了FRP加固圬工拱桥的12个有限元模型。本论文主要进行了以下内容：1）分析了未加固圬工拱桥和FRP加固圬工拱桥的破坏模式。研究结果表明：未加固圬

4、工拱桥以四铰机制的破坏模式发生了脆性破坏。FRP拱背或拱腹加固圬工拱桥，均改变了四铰机制的破坏模式，避免了未加固圬工拱桥的脆性破坏。不同宽度的FRP拱腹加固圬工拱桥的破坏模式，随FRP宽度的增加，由FRP剥离破坏变成了砌块压碎与FRP剥离同时出现。而FRP粘贴宽度对拱背加固圬工拱桥的破坏模式并无影响。2）探讨了FRP类型、宽度以及加固位置对圬工拱桥的承载能力和变形能力的影响，并通过正交试验选出了最优的加固方案。研究结果表明：FRP加固后圬工拱桥的变形能力和承载能力都得到了提高。FRP粘贴宽度越大，拱腹加固的承载能力和变形能力越大，拱背加固的承载能力也越大，但增幅很小，延性并没有得到

5、很好的改善。拱腹加固的承载能力大于拱背加固的承载能力，而拱背加固的变形能力大于拱腹加固的变形能力。CFRP加固圬工拱桥的承载能力大于GFRP加固圬拱工桥的承载能力，而GFRP加固圬工拱桥的变形能力大于CFRP加固圬工拱桥的变形能力。基于正交试验法，CFRP（2x50mm）拱背加固圬工拱桥为最优方案。3）对最优加固方案施加三种侧向水平加载模式，进行顺桥向和横桥向的Pushover分析，得到圬工拱桥的性能点以及拱脚剪力合力和拱顶位移。最后，将其结果与时程分析的结果进行对比分析。研究结果表明：顺桥向多振型荷载模式下圬工拱桥的拱顶位移的误差较小，都在8%以内；横桥向倒三角荷载模式下圬工拱桥

6、的拱顶位移的误差较小，都在10%以内。因此，顺桥向采用多振型加载模式是一种合理的加载方式，而横桥向采用倒三角加载模式是一种合理的加载方式。关键词：FRP；圬工拱桥；分离式方法；破坏模式；承载能力；变形能力；Pushover分析PerformanceAnalysisofMasonryArchBridgeStrengthenedwithFRPDiscipline:BridgeandTunnelEngineeringStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractMasonryarchbridgehasahistoryofthousandsofy

7、earsandisakindofbridgewithculturalvalue.Mostmasonryarchbridgeshavebeeninalongperiodoftime.Duetotheinfluenceofnaturalenvironmentandtheincreaseofvehicleload,masonryarchbridgescannotmeettherequirementsofuse.However,FRP(FiberReinforcedPlast