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第1章 FRP材料性能1

1.1 概述1

1.1.1 FRP的组成1

1.1.2 FRP产品形式与生产工艺3

1.1.3 FRP的特点5

1.1.4 FRP的发展概况7

1.2 CFRP筋的力学性能9

1.2.1 短期力学性能9

1.2.2 长期力学性能11

1.3 CFRP筋的抗拉标准强度与强度设计值13

1.4 FRP在桥梁工程中的应用现状13

1.4.1 FRP片材的工程应用13

1.4.2 FRP筋材的工程应用15

1.4.3 FRP型材的工程应用21

1.4.4 全FRP结构的工程应用23

1.4.5 CFRP在桥梁工程中的应用展望24

本章参考文献26

第2章 CFRP筋锚具的受力分析及静载试验研究30

2.1 CFRP筋锚具的研究现状30

2.1.1 CFRP筋锚具的主要类型及特点30

2.1.2 夹持式锚具研究现状31

2.1.3 粘结型锚具的研究现状32

2.2 CFRP筋夹片式锚具简析33

2.2.1 锚固机理33

2.2.2 分析方法34

2.2.3 CFRP筋单孔夹片式锚具设计34

2.2.4 试验方法及分析35

2.3 CFRP筋粘结型锚具的受力分析36

2.3.1 单根CFRP筋锚具受力分析36

2.3.2 多根CFRP拉索锚具的三维有限元受力分析42

2.3.3 小结55

2.4 CFRP绞线粘结式锚具的研究56

2.4.1 粘结式锚具的基本尺寸设计及粘结介质56

2.4.2 环氧树脂胶粘剂粘结及破坏机理57

2.4.3 粘结式锚具的受力分析58

2.4.4 界面剪应力简化分布模式及承载力65

2.4.5 小结66

2.5 CFRP筋粘结型锚具试验研究67

2.5.1 试验介绍及试验索制作67

2.5.2 试验装置及试验过程70

2.5.3 试验结果及分析71

2.5.4 小结75

本章参考文献76

第3章 CFRP索斜拉桥研究与建设79

3.1 CFRP拉索的静、动力特性分析79

3.1.1 拉索静、动力问题概述79

3.1.2 斜拉索静力设计计算81

3.1.3 CFRP拉索与钢拉索的静力特性比较86

3.1.4 CFRP拉索的自振特性91

3.1.5 小结96

3.2 CFRP拉索的非线性参数振动97

3.2.1 斜拉索的风致振动及振动机理97

3.2.2 CFRP拉索参数振动起振条件分析102

3.2.3 拉索参数振动模型的建立103

3.2.4 数值计算实例及计算结果分析105

3.2.5 制振措施探讨108

3.2.6 小结111

3.3 CFRP拉索斜拉桥的几何非线性静力分析112

3.3.1 几何非线性计算概述112

3.3.2 斜拉桥几何非线性的影响因素及其分析方法114

3.3.3 合理成桥状态确定118

3.3.4 几何非线性各因素的影响量分析122

3.3.5 CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥的静力性能对比分析125

3.3.6 小结129

3.4 CFRP拉索斜拉桥的动力特性及参数分析130

3.4.1 斜拉桥动力问题130

3.4.2 斜拉桥的动力分析模型132

3.4.3 CFRP拉索斜拉桥与钢拉索斜拉桥动力特性的比较135

3.4.4 CFRP拉索斜拉桥动力特性的影响参数分析140

3.4.5 小结145

3.5 CFRP拉索试验桥研究146

3.5.1 试验桥介绍147

3.5.2 试验桥设计148

3.5.3 CFRP拉索的制作及安装152

3.5.4 CFRP拉索张拉及测试154

3.5.5 小结161

3.6 超大跨CFRP拉索斜拉桥的应用展望161

3.6.1 概述161

3.6.2 斜拉桥向超大跨发展的制约因素162

3.6.3 超大跨CFRP索斜拉桥设计中建议采取的技术措施165

3.6.4 CFRP拉索斜拉桥的经济指标简评167

3.6.5 CFRP拉索斜拉桥在我国跨海工程上的应用前景167

本章参考文献168

第4章 CFRP索悬索桥设计研究172

4.1 CFRP缆索悬索桥的缆索线形及内力研究172

4.1.1 概述172

4.1.2 成桥状态计算方法173

4.1.3 空缆状态计算方法189

4.1.4 主索鞍的设计参数及鞍槽内主缆成桥线形的计算方法193

4.1.5 小结198

4.2 CFRP缆索悬索桥静力性能分析199

4.2.1 CFRP缆索悬索桥的极限跨径分析199

4.2.2 CFRP主缆与钢主缆截面积的计算与比较202

4.2.3 CFRP（钢）缆索悬索桥承载效率的计算与比较204

4.2.4 CFRP主缆有效弹性模量205

4.2.5 CFRP缆索悬索桥重力刚度分析207

4.2.6 CFRP缆索悬索桥静力分析214

4.2.7 CFRP（钢）缆索悬索桥静力性能的数值分析与比较217

4.2.8 CFRP缆索悬索桥静力性能的参数分析230

4.2.9 改善CFRP缆索悬索桥静力性能的措施探讨247

4.2.10 小结247

4.3 CFRP缆索悬索桥自振特性分析248

4.3.1 概述248

4.3.2 基于基频估算对CFRP缆索悬索桥自振特性的定性分析249

4.3.3 CFRP缆索悬索桥自振特性分析的有限元法253

4.3.4 CFRP（钢）缆索悬索桥自振特性的计算实例分析与比较256

4.3.5 CFRP缆索悬索桥自振特性的参数分析262

4.3.6 考虑动力性能，合理选取CFRP缆索悬索桥设计参数的基本原则268

4.3.7 小结269

4.4 实际工程设计与若干关键技术研究269

4.4.1 南京六合白果桥——混凝土自锚式悬索桥工程设计简介270

4.4.2 钢-CFRP混合主缆参数的计算方法273

4.4.3 白果桥静力性能及自振特性分析274

4.4.4 白果桥地震反应比较分析278

4.4.5 主缆、吊索含CFRP时的制作工艺要求280

4.4.6 小结281

4.5 CFRP缆索悬索桥抗风性能的探讨282

4.5.1 风对大跨悬索桥的作用282

4.5.2 大跨悬索桥抗风性能分析方法及研究现状283

4.5.3 悬索桥横向静风位移和内力的简化计算285

4.5.4 CFRP（钢）缆索悬索桥横向静阵风响应的有限元分析与比较287

4.5.5 CFRP缆索悬索桥抗风稳定性的探讨291

4.5.6 小结296

本章参考文献296

第5章 CFRP束体外预应力混凝土梁设计研究与应用301

5.1 CFRP作体外预应力束分析301

5.1.1 体外预应力桥梁发展301

5.1.2 温度膨胀系数问题303

5.1.3 弯折对CFRP束的影响305

5.1.4 CFRP束的控制应力取值306

5.1.5 预应力损失分析306

5.1.6 适用的环境温度及预防破坏措施311

5.1.7 小结312

5.2 CFRP束体外预应力梁桥正常使用状态分析方法研究312

5.2.1 CFRP束体外预应力混凝土梁桥的结构特点312

5.2.2 能量法分析原理313

5.2.3 设置多个转向块情况下梁的受力分析319

5.2.4 梁跨中局部区段设体外预应力束梁的分析330

5.2.5 张拉阶段梁的受力分析338

5.2.6 小结339

5.3 CFRP束体外预应力梁桥正常使用状态影响因素分析339

5.3.1 CFRP束混凝土梁的配筋方式及有效截面惯性矩339

5.3.2 体外束布置方式及其材性的影响344

5.3.3 梁体尺寸及混凝土材性的影响347

5.3.4 荷载量值及形式的影响349

5.3.5 二次效应影响分析351

5.3.6 转向块摩擦影响分析352

5.3.7 小结353

5.4 CFRP束体外预应力梁桥受弯承载能力极限状态分析方法研究353

5.4.1 受弯承载能力研究354

5.4.2 CFRP束体外预应力梁受弯承载力极限状态的分析思路360

5.4.3 梁控制截面平衡方程361

5.4.4 梁的等效塑性铰区373

5.4.5 梁体变形曲线及能量方程378

5.4.6 设置多个转向块时梁的受力分析380

5.4.7 梁跨中局部区段设体外预应力束的分析388

5.4.8 不设转向块及单转向块情况的分析393

5.4.9 小结397

5.5 CFRP束体外预应力梁桥受弯承载能力极限状态影响因素分析397

5.5.1 等效塑性铰区长度的确定398

5.5.2 梁体内设普通钢筋时的受弯承载能力极限状态影响因素分析430

5.5.3 梁体内设CFRP束时的受弯承载能力极限状态影响因素分析438

5.5.4 受弯承载能力极限状态实用计算446

5.5.5 小结451

5.6 CFRP束体外预应力梁桥的设计与施工452

5.6.1 何圩桥的设计453

5.6.2 标准跨径25 m的Ⅱ梁设计456

5.6.3 标准跨径30 m梁体内设CFRP束的Ⅱ梁设计458

5.6.4 何圩桥的施工工艺458

5.6.5 设计中应注意的问题及设计步骤462

5.6.6 施工中应注意的问题464

5.6.7 小结465

5.7 CFRP束体外预应力梁桥试验研究466

5.7.1 模型梁试验466

5.7.2 碳绞线预应力损失监测与分析469

5.7.3 张拉施工过程中梁体应变及变形的观测474

5.7.4 二期恒载试验481

5.7.5 小结482

本章参考文献482

附录：符号488