CFRP束体外预应力桥梁动力特性研究

《CFRP束体外预应力桥梁动力特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、36世界桥梁2010年第1期CFRP束体外预应力桥梁动力特性研究杨炯。丁汉山(东南大学土木工程学院，江苏南京210096)摘要：对国内首座CFRP束体外预应力公路桥梁进行荷载试验。试验结果表明何圩桥前2阶自振频率实测值与理论值接近。CFRP束体外预应力桥梁的冲击系数随加载车辆行驶速度的增加而增大。实测冲击系数小于规范中规定值，桥面的平整度较好且具有较好的行车性能。试验进一步证明了体外预应力桥梁设计方法和相关设计参数取值的合理性，对于完善CFRP束体外预应力桥梁的设计方法和积累体外预应力桥荷载试验经验具有重要意义。作为试验桥

2、，何圩桥可为CFRP束用做桥梁体外预应力提供参考。关键词：CFRP束体外预应力；动力特性；荷载试验；研究中图分类号：U448．38；U214．99文献标志码：A文章编号：1671—7767(2010)0l一0036—04l概述mm。，外设聚乙烯套管)。为方便施工及后期的检测碳纤维增强聚合物(CarbonFiberReinforced和换束，CFRP束对称锚固于第2道横梁上。预应Polymer)筋(简称CFRP筋)由碳纤维和环氧树脂力束采用折线布置，通过设在2道中横梁底面的转复合而成，具有强度高、比重小、耐腐蚀等特点。向块弯

3、起，最大弯起角度为4．87。。筋束水平间距为用其替代钢材，能避免钢材锈蚀带来的桥梁承载力15cm，在锚固横梁处上下交错开，最内侧筋束距粱减弱等问题。将CFRP筋用于体外预应力结构中，肋边缘21cm，以保证足够的张拉空间。具有减小截面尺寸、结构自重和预应力损失，缩短施CFRP筋横向抗剪性能差，因此，何圩桥采用粘工工期，便于养护维修等优点l2]。结式锚具，如图2所示，其技术相对成熟，粘结式锚何圩分离式立交为一座跨越宁宿徐高速公路的具长度取决于CFRP筋粘结长度的要求口]。何圩跨线桥，其2Om简支边跨部分应用CFRP束体外桥锚具

4、设计长度根据其锚固位置、锚固横梁和筋束预应力。主梁采用Ⅱ形截面，外部简支，全桥截面布置情况共同确定，锚杯长度为50cm。锚固横梁尺寸和布置情况如图1所示。采用CFRP筋作为体弯矩和扭矩的分布采用有限元方法分析得到，其尺外预应力束，按部分预应力混凝土梁设计。汽车荷寸及配筋按弯、剪、扭构件验算确定，同时应满足局载为公路一Ⅱ级。该跨有8根直径40mm的部承压尺寸及局部抗压承载力要求]。CFRP体外预应力束(单束有效截面积为779．4锚杯垮母带聚乙烯套管的cFIcP束伸缩缝预留槽桥面连续预留槽~INy17[二巨二丁l扫豳嚼岫帽—●

5、——口二=]豇陉鼙萑蘸重匿喜[500j14350l500~]N1N170．．144．q362．376．362J0040，70单位：144单位：cm图2碳绞线单筋束灌浆锚具2008年2月22日～23日进行了何圩桥荷载试验。对跨中截面的动挠度、冲击系数和阻尼比等动力特性进行了测试，旨在了解桥梁在试验荷载作用下桥梁的动力性能，为CFRP束用于混凝土桥梁作体外预应力提供参考[7]。2试验方案(b)实物2．1动挠度测点图1CFRP束体外预应力混凝土桥梁的构造在动荷载作用下跨中截面结构响应最明显，采收稿日期：2009～04—15作者简

6、介：杨炯(1984一)，男，2007年毕业于西南交通大学桥梁与隧道工程专业，工学学士(YJ一0468~163．corn)。CFRP束体外预应力桥梁动力特性研究杨炯，丁汉山37用BJQN一4B型桥梁挠度仪进行了跑车试验下的动表2何圩桥前l0阶模态分布挠度监测，如图3所示。桥台桥墩IUl【：=】单位：图3动挠度测点2．2自振特性测试移动荷载作用下，通过分布于桥梁两侧的6个拾振器和动态采集系统对动态信号进行采集，如图4所示。根据实测数据判别结构在受到不同荷载作率段为5．25Hz，对应于模态分析的桥梁基频5．45用时的动态响应是否

7、在体外预应力混凝土桥梁的容Hz，两者非常接近。1／4跨截面处拾振器实测曲线许范围内。的频谱图中l阶的竖向振动频率段处的信号相对IA{B}C较弱。匝兰jE1ABlC8．25485480．480．4856．25(a)截曲位置重100100罂lH塑垄窒．厂]O．O0(b)各截面加速度计布置单位：cm250050．00频率／Hz图4加速度传感器布置示意2．3荷载工况图5跨中测点处时程曲线的频谱图通过测试不同车速下的跑车试验、跳车试验和跨中实测的第2个峰值频率和1／4跨实测的第刹车试验工况下的动挠度、自振频率、阻尼比和冲击1个峰值频

8、率的均值为19．75Hz(见图6)，理论计系数等综合评定桥梁结构的动力特性，具体的试验算得到桥梁的2阶竖向振动频率为l7．48Hz，实测工况如表1所示。值较理论值稍大。综合考虑桥梁的基频和第2阶竖表1荷载试验工况向振动的频率可以发现，实测值同理论值比较接近，桥梁的整体刚度没有受施工过程中裂缝的影响，实际