结构加固论文范文参考关于结构加固的优秀论文范文【10篇】

结构加固论文范文参考关于结构加固的优秀论文范文【10篇】 随着我国基础设施建设步伐的加快,公路、铁路、水电、矿山开采等建设过程中都遇到了大量的边坡问题.在各类边坡问题中,病害边坡的雨季抢险及滑坡变形引起的路基面保通等存在工期紧、施工场地受限等特点,采用传统的治理措施抗滑桩、预应力锚索框架等无法满足快速治理和应急抢险的要求,故往往成为治理工程的难点；尤其是“5.12”汶川 _后,诸多边坡病害需要进行快速治理,使边坡病害的快速治理问题成为焦点问题,故在优化既有边坡加固技术的基础上研究施工快捷、机械化程度高的边坡加固新技术迫在眉睫. 微型桩施工快捷且组合灵活,施工场地小且完全避免了过多的开挖对环境造成的破坏,较适宜于应急抢险工程.自20世纪50年代微型桩技术首次应用以来,尤其是80年代以后,随着钻孔设备的不断改进以及钻孔工艺的提高,微型桩在边坡工程中显示出了较好的应用前景,然而目前关于微型桩加固边坡的受力机制和设计计算理论研究很少且不成熟.基于此,本文在国内外相关研究的基础上,通过现场调查、理论分析、数值模拟、室内试验及现场试验等方法,对微型桩结构加固边坡的受力机制和设计计算理论等进行了系统研究,弥补了国内外相关研究的空白,对滑坡与边坡病害治理技术向轻型化、快速化以及机械化方向的发展起到了推动作用. (1)本文将微型桩按照注浆工艺的不同进行了分类.此外,系统总结了实践中常用的微型桩结构类型,并研究提出了一种以微型桩和预应力锚索为载体的边坡加固新形式锚管构架. (2)基于弹塑性地基系数法中p-y曲线方法并考虑轴向力的影响,推导了微型桩加固边坡时计算内力和变位的有限差分公式.此外,基于梁柱理论,提出了微型桩截面抗弯承载力的确定方法. (3)通过对微型桩轴向和横向的抗力分析,建立了微型桩结构加固边坡的设计计算新方法.内容主要包括微型桩结构布设位置的选取、设计抗滑力的计算、加固边坡的局部稳定性计算、微型桩的选型、微型桩长的选取、微型桩间距的选取以及顶梁的结构设计方法等. (4)运用FLAC3D及抗剪强度折减技术对微型桩边坡体系的稳定性进行了耦合分析.同时,采用FLAC3D对6种微型桩结构的抗滑机理和受力机制,以及微型桩结构中各排微型桩受力的不均匀性进行了数值模拟研究. (5)通过室内试验,对微型桩结构与普通抗滑桩的抗滑特性进行了对比分析,系统探讨了二者受力机制的差异性以及采用微型桩结构代替普通抗滑桩的可行性.研究表明,微型桩结构与普通抗滑桩的受力机制具有较大的差异性.此外,试验中微型桩结构的承载力略小于普通抗滑桩,故在一定条件下可以代替普通抗滑桩进行边坡加固. (6)基于青海省省道S101线龙穆尔沟段DH1滑坡治理工程,对框架微型桩结构进行了现场试验研究,并将试验结果与基于p-y分析的理论解进行了对比分析.结果表明,尽管工点滑坡的运动形态较为复杂,但微型桩结构均起到了较好的临时加固作用.实测桩身弯矩与解析解对比分析的结果印证了本文所建立微型桩结构设计计算理论的合理性. (7)进行了工程应用研究,将研究成果应用于扎哈路、燕官路等沿线的的边坡加固工程中,取得了良好的经济效益和社会效益,可供类似工程借鉴、参考. 我国现存着大量的未经抗震设防或按老旧规范抗震设防的砌体建筑,为了避免这些建筑在地震作用下的严重破坏,需要对其进行加固.近年来发生的汶川地震和芦山地震中,很多砌体结构损伤严重,但尚未倒塌,这些砌体结构是否可以修复,如何修复,修复后抗震性能有什么变化,目前还没有系统的研究可以借鉴.本文在基于性能的地震工程框架下,对砌体结构进行抗震加固与震后修复,并通过足尺结构试验评估其性能.本文主要工作如下:1.对某老旧砌体结构采用后张预应力技术进行抗震加固,并对加固后砌体结构进行了双向拟静力试验.附加预应力水平采用砌体结构抗压强度设计值的20%,在提高承载力的同时避免剪压破坏.本文详细介绍了后张预应力加固二层砌体结构模型的加固流程,拟静力试验的加载和测量方案,并对砌体结构的损伤程度进行了分析和评估.2.对采用后张预应力技术加固的砌体结构进行数值模拟.分别采用MSC.Marc和OpenSEES软件建立了加固砌体结构的精细化有限元模型和宏观力学模型.精细化有限元模型采用连续化方法和弹塑性损伤模型模拟砌体的破坏过程,而宏观力学模型采用剪切弹簧模拟墙片的宏观力学行为,通过分析50个后张预应力加固砌体墙片的试验数据,回归了加固墙片的开裂荷载计算公式.通过精细化有限元模型和宏观力学模型得到的滞回曲线与试验曲线的对比可知,这两种建模方法与试验吻合的较好,可以为该种结构的抗震性能研究提供一定的参考.3.未加固砌体结构拟静力试验.预应力加固结构拟静力试验后结构的第二层破坏的较轻,刚度损伤较小.为了对比加固效果,本文将一层用钢梁固定,而将预应力筋值调整为结构第二层自重对第一层的压应力,对第二层结构进行加载,模拟未加固结构的首层力学性能.通过对比可知,预应力加固可使结构的峰值承载力提高至未加固结构的两倍左右,且结构的耗能能力也大幅度增加.4.基于性能的砌体结构修复研究.对上述试验过后的损伤结构进行损伤评估后,综合考虑费用、工期和修复后承载力三方面的因素确定修复目标,根据修复目标选择增设构造柱和水泥砂浆钢筋网面层两种加固方法对损伤结构进行修复,通过修复过程中对工期和费用的量化可知修复结构与新建结构相比可大大减少费用、缩短工期.通过修复结构的拟静力试验可知,修复结构的峰值承载力分别是未加固结构的2.84倍,预应力加固结构的1.32倍,满足修复目标的要求. 近年来发生的历次地震中,均有大量的钢筋混凝土框架结构由于缺乏足够的延性和耗能能力而产生严重破坏甚至倒塌.这些框架结构大多采用1970年以前的旧规范进行设计,仅考虑了竖向荷载而未进行抗震设计,或由于抗震设计规范的修订而不能满足现行抗震设计规范,此类框架结构即是本文所研究的非延性钢筋混凝土框架.目前我国抗震设防地区存在大量的此类框架结构,其在未来高水准地震作用下存在较高的严重破坏和倒塌风险,因此急需进行抗震加固.近二十年来,纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)由于其轻质、高强和便于施工的优点,已在混凝土结构的抗震加固领域得到广泛应用.对比日益增多的工程应用,FRP加固非延性钢筋混凝土框架结构抗震性能的研究则明显滞后,各国规范基本未有针对结构层面的抗震加固设计方法,即还未解决针FRP加固钢筋混凝土框架结构的合理加固方案及量化设计的两个关键问题.因此,进行FRP加固非延性钢筋混凝土框架结构的抗震性能的研究,对避免大量非延性框架结构在未来地震作用下发生严重破坏、实现“大震不倒”的抗震设防目标具有重要的理论意义和工程应用价值,为我国建筑抗震设计规范和混凝土结构加固规范的进一步修订奠定基础和提供技术支持. 针对目前FRP加固非延性钢筋混凝土框架结构抗震性能研究的不足,本文以材料层面的FRP约束混凝土应力-应变关系研究为切入点,以构件层面的FRP加固钢筋混凝土框架柱抗震性能研究为基础,进行了结构层面的FRP加固钢筋混凝土框架结构整体抗震性能研究,提出了FRP抗震加固非延性钢筋混凝土框架结构的概念设计原则,即解决了合理加固方案的问题,初步实现了基于位移的非延性钢筋混凝土框架结构的FRP抗震加固设计方法,即初步解决了FRP加固用量的问题.主要研究内容如下： (1)在材料层面,开展了FRP约束钢筋混凝土圆柱和方柱的单调受压及反复受压试验,考察了截面形状和尺寸、内部纵筋和箍筋、FRP包裹层数及预设损伤对单轴受压性能的影响规律；基于单调受压试验结果,建立了考虑尺寸效应及FRP和箍筋混合约束作用的单调受压应力-应变关系模型；基于反复受压试验结果,建立了考虑钢筋影响的FRP约束混凝土残余应变和加卸载曲线模型；将建立的单调受压应力-应变模型与加卸载曲线模型结合,建立了具有较高精度的FRP约束钢筋混凝土反复受压应力-应变关系滞回模型；在此基础上,自主开发了用于构件和结构抗震性能分析的基于OpenSees(Open System for EarthquakeEngineering Simulation)分析平台的FRP约束混凝土材料模块, (2)在构件层面,进行了FRP加固足尺钢筋混凝土圆柱和方柱的伪静力试验,探讨了FRP包裹层数、轴压比、截面尺寸和形状对加固柱荷载-位移滞回性能的影响,采用刚度、强度、延性和能量耗散等指标对加固前后柱的抗震性能进行了评价,并基于试验结果,建立了FRP加固钢筋混凝土柱的卸载刚度和有效刚度模型；采用OpenSees软件,基于自主开发的FRP约束混凝土材料模块,实现了FRP加固钢筋混凝土柱荷载-位移滞回抗震性能的精细化数值模拟分析；基于经过验证的FRP加固钢筋混凝土柱有限元建模和分析方法,进行了考虑截面形状和尺寸、轴压比、剪跨比、混凝土强度、FRP包裹层数和配筋率影响的Pushover参数分析,建立了可以用于设计和宏观有限元分析的FRP加固钢筋混凝土圆柱和方柱的荷载-位移恢复力滞回模型, (3)在结构层面,进行了未加固和CFRP加固后的2个四层两跨大比例钢筋混凝土框架结构的振动台试验,基于试验结果考察了加固前后结构的破坏形态、地震响应及抗震性能的变化,探讨了在不同水准地震作用下结构从损伤开始到最终破坏的损伤演化规律；采用OpenSees有限元软件,实现了FRP加固钢筋混凝土框架结构振动台试验的有限元模拟分析,验证了整体结构有限元建模方法的正确性和分析结果精确性；在此基础上,进行了不同高度非延性钢筋混凝土框架结构采用FRP加固前后的弹塑性静力Pushover分析和动力时程反应分析,提出了抗震加固概念设计原则；以加固柱的极限位移角为目标位移,基于建立的加固柱荷载-位移恢复力模型并结合概念设计原则,初步实现了非延性钢筋混凝土框架结构的FRP抗震加固设计方法. 结构加固是土木工程中的一个重要研究领域,而纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymers,简称FRP)加固工程结构则是一种新型的结构加固技术,是结构加固领域的研究热点之一.目前FRP加固混凝土结构技术的研究和应用相对而言比较成熟.与传统的金属结构加固方法相比,FRP加固金属结构技术具有许多突出的优点,如不会导致严重的应力集中、不会产生残余应力、施工方便、维护费用低等.但是FRP加固金属结构还有许多问题有待于研究,本文对FRP加固金属结构进行了较为系统的理论分析和试验研究. 钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、工业化程度高和可多次利用等优点,是现代工程结构广泛采用的结构形式之一.由于受到制造、施工、使用和环境等多种因素的影响,钢结构中不可避免地存在各种各样的缺陷和损伤,随着结构的使用,材料的微观缺陷逐渐扩展和汇合,导致材料在宏观力学性能方面发生劣化,甚至引发工程事故.因此,研究如何防止钢结构破坏及如何加固修复损伤钢结构,一直是土木工程领域中的一项重要内容.碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymers,以下简称CFRP)加固修复金属结构是钢结构加固一种新的加固形式和热点.与传统的金属结构加固方法相比,CFRP加固钢结构技术具有许多突出的优点,如不会导致严重的应力集中、不会产生残余应力、施工方便、维护费用低等.因而,CFRP加固修复钢结构是一种高效、具有广阔应用前景的加固技术,涉及到材料学、力学和结构工程等多个领域的知识. 目前CFRP加固混凝土结构技术的研究和应用相对而言比较成熟,但对于CFRP加固金属结构技术的研究和应用还不够系统和完善.本文在总结国内外关于CFRP加固修复钢结构理论分析和试验研究的基础上,对CFRP加固修复钢结构的特殊性及关键问题进行了系统的研究,具体内容安排如下： 由于CFRP加固修复金属结构与混凝土结构加固存在很大的差异,本文对首先CFRP加固修复金属结构的基本问题进行详尽论述,包括粘结机理、影响粘结的因素和CFRP加固后金属结构的工作机理及CFRP加固金属结构的潜在破坏模式. 对CFRP加固金属轴向拉伸构件的界面应力进行分析；对CFRP加固金属单向剪切构件的界面应力进行分析,分析采用断裂力学分析模型,提出粘结强度的计算公式和有效长度的理论计算公式. 对CFRP加固受弯钢梁的界面应力进行分析,推导出CFRP加固修复受弯钢梁的界面剥离应力和剪切应力的计算公式,为下步的试验研究提供理论依据. 采用试验方法对CFRP加固钢结构材料性能进行研究.首先在三坐标测量机上量测出CFRP固化后的厚度,得到粘结层精确厚度；利用温度箱对CFRP线膨胀系数测定,得出该种复合材料在0-35范围内的线膨胀系数和不同温度下的应变变化；同时测出CFRP在常温下的弹性模量并得到该复合材料的本构关系. 应用正交试验设计对CFRP粘贴钢板的单剪试验进行研究,确定单向剪切试验的粘结长度并和理论公式计算相比较；研究CFRP与钢板粘结面上的应力分布特点、有效粘接长度以及构件破坏的剥离应力；同时分析了CFRP与钢板粘结面上的应力分布特点、粘结剪切破坏过程和破坏特征. 对CFRP片材加固受弯钢梁进行了试验,分别对粘贴一层CFRP布,粘贴三层CF