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目前,中等跨径公路桥梁和城市桥梁的上部结构采用钢-混凝土组合梁已越来越多。随着桥梁使用年限增长、交通量增大和车辆设计荷载提高,组合结构的加固补强问题势必愈发突出。CFRP（Carbon Fiber-Reinforced Polymer）板作为一种综合性能优异的结构加固材料,为钢-混凝土组合梁的加固提供了一种新的思路。本文结合交通运输部《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22）修订编制项目和江苏省普通高校学术学位研究生科研创新计划项目（KYLX160261）,针对钢-混凝土组合梁桥承载能力不足和负弯矩区混凝土桥面板抗裂性不足的问题,进行了预应力CFRP板加固的试验与计算方法研究,所做的主要工作和结论如下:1.设计了具有工程应用价值的新型装配式预应力CFRP板锚固系统,对锚固系统各个部件的关键受力问题进行了分析,包括锚具和夹具在张拉阶段的受力、摩擦型高强螺栓的受剪承载力、限位压块螺杆的抗拉强度和抗掀拔力计算。基于ABAQUS对预应力CFRP板锚固系统进行了有限元建模与非线性分析,结合数值分析结果对张拉锚固装置进行选材和试制,并提出了装配式预应力CFRP板锚固系统的配套施工工艺。2.针对工字形简支组合梁,完成了4根加固梁和1根对比梁的静载破坏试验,张拉、锚固位置在组合梁正弯矩区即钢梁下翼缘板。试验结果表明:提高CFRP板的预应力水平,其应变损失率有降低的趋势;预应力CFRP板加固能有效提高钢-混凝土组合梁的抗弯承载力;极限状态下预应力CFRP板具有横向断裂、散丝断裂、跨中剥离等三种破坏形态;加固后的跨中截面应变符合平截面假定;预应力CFRP板不宜用于以控制结构变形为主的使用功能加固;不宜对后张纤维复合板材施加过高的预应力,以保证加固结构的延性。3.针对箱形连续组合梁,完成了2根加固梁和1根对比梁的静载破坏试验,张拉、锚固位置在组合梁负弯矩区即中支点混凝土板上缘。试验结果表明:预应力CFRP板加固能有效提高连续组合梁中支点截面和跨中截面的抗弯承载力;预应力CFRP板加固能大幅提高负弯矩区混凝土板的抗裂性;经加固的连续组合梁,弯矩调幅系数有所减小;试件破坏形式为典型的受弯破坏,极限状态下的负弯矩区预应力CFRP板未拉断;经预应力CFRP板加固的连续组合梁,抗弯刚度得到提高且梁的极限变形增大。4.对ABAQUS中金属弹塑性本构模型和混凝土损伤塑性本构模型进行了研究,建立了预应力CFRP板加固简支组合梁正弯矩区、预应力CFRP板加固连续组合梁负弯矩区的有限元模型。通过对比分析试验数据与数值模拟结果,检验了仿真模型的可靠性,进一步验证了预应力CFRP板对组合结构桥梁的加固效果。对连续组合梁抗弯承载力、挠度发展和极限变形进行了参数分析,提出了CFRP板最佳预应力水平的建议值。5.基于塑性理论、弹塑性理论和弹性理论提出了预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁正弯矩区的抗弯承载力计算方法;基于塑性理论提出了预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁负弯矩区的抗弯承载力计算方法。推导了简支组合梁的弹性挠度、极限挠度解析公式,研究了考虑结合面滑移效应的组合梁挠度的折减刚度法,推导了连续组合梁弹性挠度计算公式和考虑截面刚度变化的挠度计算公式。推导了加固后的中支点截面抗裂性验算公式,并结合钢-混凝土组合连续梁的受力特点,提出了负弯矩区混凝土板的裂缝宽度计算公式。6.提出了预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁各项预应力损失的计算方法,包括锚具变形损失、季节温差损失、分批张拉损失和长期松弛损失。推导了组合梁正常使用阶段CFRP板中拉应力的计算公式。提出了预应力CFRP板强度设计值、重心调整系数与面积折减系数、张拉控制应力的取值方法。通过某RC简支T形梁桥和某三跨钢-混凝土组合连续梁桥的预应力CFRP板加固工程实例,检验了上述计算方法的可靠性。