CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的试验研究
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摘要
本文按照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）和《碳纤维片材加固混
凝土结构技术规程》（CECS146:2003）等相关规定，设计了五根单室箱梁模型，
对其中四根采用了不同方式的 CFS 加固，并利用液压伺服加载器对模型箱梁进行
了弯剪扭复合受力的工作性能试验研究。深入的对比分析了加固后箱梁的承载力
的提高、抗扭刚度和抗弯刚度的变化，从而得出 CFS 的加固效果。同时，也深入
研究了加固后纵筋和箍筋的应力变化以及不同截面的 CFS 的应变曲线，从而找出
CFS 加固提高箱梁抗扭承载力的工作机理。本文还利用空间桁架模型理论和规范
设计方法对本次试验的构件进行了计算，并与试验值进行了对比，从而找出比较
合理的 CFS 复合受力抗扭加固的设计方法。最后得出结论，CFS 能有效的提高复
合受力状况下箱梁的抗扭承载力和延性，利用空间桁架模型理论能较为精确的计
算出加固后的箱梁的抗扭承载力，而采用规范计算的结果也能反映加固效果，可
作为加固设计的方法。
In this paper, five experimental models of box beams are designed and
manufactured according to the current codes of “Technical specification for
strengthening concrete structrues with carbon fiber reinforced polymer laminate
(CECS146:2003)” and “Code for design of concrete structures(GB50010-2002)”, four
of them are strengthened by Carbon Fibre Sheet ,and the experimental research using
hydraulic servo actuator is performed to research the behavior of these members
subjected to the combined action of bending-shear-torsion. To draw the reinforcement
result of CFS, this paper makes a comparison of the torsion strength, the torsional
stiffness and the flexural rigidity. And to research the working mechanism of the box
beams under the combined action of bending-shear-torsion, the stress changes of
longitudinal bar and hoop and the strain curves of CFS on different sections are also
investigated. By employing the spatial truss model and the code for design, the results
of calculate are compared with the testing value, and then find out a good design
method of strengthening the box beam subjected to the combined action of
bending-shear-torsion with CFS. Finally, some conclusions are given that the torsion
strength and the ductility of the box beam can be improved effectively by
strengthening with CFS, and the torsion strength of the CFS strengthening concrete
box beam can be calculated accurately when using the spatial truss model, and the
results can reflect result of strengthening when calculating by the code, so this method
can be applied to the design of the CFS strengthening concrete box beam.
凝土结构技术规程》（CECS146:2003）等相关规定，设计了五根单室箱梁模型，
对其中四根采用了不同方式的 CFS 加固，并利用液压伺服加载器对模型箱梁进行
了弯剪扭复合受力的工作性能试验研究。深入的对比分析了加固后箱梁的承载力
的提高、抗扭刚度和抗弯刚度的变化，从而得出 CFS 的加固效果。同时，也深入
研究了加固后纵筋和箍筋的应力变化以及不同截面的 CFS 的应变曲线，从而找出
CFS 加固提高箱梁抗扭承载力的工作机理。本文还利用空间桁架模型理论和规范
设计方法对本次试验的构件进行了计算，并与试验值进行了对比，从而找出比较
合理的 CFS 复合受力抗扭加固的设计方法。最后得出结论，CFS 能有效的提高复
合受力状况下箱梁的抗扭承载力和延性，利用空间桁架模型理论能较为精确的计
算出加固后的箱梁的抗扭承载力，而采用规范计算的结果也能反映加固效果，可
作为加固设计的方法。
In this paper, five experimental models of box beams are designed and
manufactured according to the current codes of “Technical specification for
strengthening concrete structrues with carbon fiber reinforced polymer laminate
(CECS146:2003)” and “Code for design of concrete structures(GB50010-2002)”, four
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hydraulic servo actuator is performed to research the behavior of these members
subjected to the combined action of bending-shear-torsion. To draw the reinforcement
result of CFS, this paper makes a comparison of the torsion strength, the torsional
stiffness and the flexural rigidity. And to research the working mechanism of the box
beams under the combined action of bending-shear-torsion, the stress changes of
longitudinal bar and hoop and the strain curves of CFS on different sections are also
investigated. By employing the spatial truss model and the code for design, the results
of calculate are compared with the testing value, and then find out a good design
method of strengthening the box beam subjected to the combined action of
bending-shear-torsion with CFS. Finally, some conclusions are given that the torsion
strength and the ductility of the box beam can be improved effectively by
strengthening with CFS, and the torsion strength of the CFS strengthening concrete
box beam can be calculated accurately when using the spatial truss model, and the
results can reflect result of strengthening when calculating by the code, so this method
can be applied to the design of the CFS strengthening concrete box beam.
引文
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［4］ 中华人民共和国交通部标准，公路桥涵通用设计规范（JTJ023－89），
人民交通出版社，1989
［5］ 周世军 朱 希，钢筋混凝土箱形梁的非线性有限元分析及模型试验
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［6］ 周世军，钢筋混凝土箱形梁的极限承强力分析，铁道学报，1996
21(1)：3~6
［7］ 杨子江 周世军，钢筋混凝土曲线箱梁非线性分析［J］，土木工程
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［8］ 张开敬 马忠国，部门预应力混凝土约束箱梁斜截面抗剪强度的试验
研究[J]，土木工程学报，1992，25(3)：21—28
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试验研究,[学位论文]，西南交通大学，1987
［10］ 徐艳秋 季文玉 许克宾,预应力混凝土构件抗扭承载力理论计算方
法,铁道学报,1997，19(5):110~115
［11］ 徐艳秋 季文玉 许克宾,弯剪扭共同作用下预应力混凝土箱梁抗扭
极限强度的理论计算方法,北方交通大学学报,1998,22(1)
［12］ 徐艳秋 许克宾 刘凤全,复合受力下混凝土箱梁抗扭承载力计算方
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［13］ 黄道凤 李建中，预应力混凝土箱梁在弯剪扭作用下破坏模式的判别
及强度计算，石家庄铁道学院学报，1994，7(3)
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Zurich,1899-2
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ed,Wayss und Fretag.A.G,I m Selbstverlag der Firma,Neustadt a.d.Haardt
1902-5
- 52 -
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Technische Horchschule,Berlin,1929
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und Eisenbeton gegen Verdrehung,deutscher Ausschuss fur Eisenbeton,Heft
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In-Plan Shear and Normal Strsses,Department of Civil Engineering,
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学位论文]，天津大学，1985.4
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No.6506-2,1986-6
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