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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

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