Frp片材加固带裂缝老旧混凝土重力坝的方法
【专利摘要】本发明属于结构工程和水利水电工程【技术领域】，提供的是一种FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝的计算方法。方法中考虑FRP片材与坝体混凝土界面之间滑移和无滑移条件下，给出了旧混凝土重力坝产生裂缝时需要的最大剪应力τmax的计算方法，并建立了FRP片材与坝体混凝土之间的粘结-滑移模型，推求了产生裂缝需要的最大剪应力τmax和加固后的混凝土坝体最大抵抗力之间的数学表达式。该方法给出了FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体设计的具体实施步骤，能够用于FRP片材修复旧混凝土重力坝裂缝的计算分析。
【专利说明】FRP片材加固带裂缝老旧混凝土重力坝的方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及结构工程和水利水电工程【技术领域】的一种FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体设计方法。
【背景技术】
[0002]由于旧混凝土重力坝坝体承受温度荷载、坝体运行环境水位的周期性变化、坝体混凝土干缩作用、冻融循环效应等多因素的影响，极易引起坝体出现大量张性或剪切裂缝，给大坝正常使用与安全运行造成巨大隐患。FRP片材因具有轻质高强、耐腐蚀等优点，通过环氧树脂将其粘结至带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体表面，能够有效地抑制混凝土裂缝的扩展，达到修复和加固老旧混凝土重力坝的基本目的。过去，更多的研究是关注于FRP片材加固混凝土梁、柱等小构件，以及片材的宽度和间距设置条件。然而，FRP片材加固大体积混凝土构筑物的研究尚不多见，FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体的设计理论与计算方法更是未见报道。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体的设计方法，它提供一种采用FRP片材修复和加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝的有效技术手段，用于FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝的设计依据。
[0004]通过对FRP片材受力分析建立其静力平衡方程,结合FRP片材应力-应变关系,求解得到混凝土坝体裂缝处最大剪应力τ max ;考虑FRP片材与混凝土之间滑移变形破坏的影响，由FRP片材与混凝土之间粘结-滑移(δ - τ )本构模型，获得修正后裂缝处混凝土的最大剪应力τ max和剥离承载力Pu ;根据裂缝处FRP片材的受力平衡条件，推算出粘结FRP片材的合理宽度bf和间距df。
[0005]本发明方法包括三方面内容，如下:
[0006](I)带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体产生裂缝时剪应力计算方法
[0007]加固前，外荷载作用下旧混凝土重力坝坝体已产生有裂缝。采用FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝后，其并不能够立即分担荷载，而是在新增荷载作用下FRP片材才开始受力。FRP片材中应变始终滞后于混凝土坝体的累积应变。计算时假设了 FRP片材拉应力σ f与拉应变ε f满足关系σ f=Ef ε f，并且FRP片材与混凝土基层间无滑移，FRP片材变形为线弹性的。
[0008]由附图1，FRP片材的受力分析可知,其剪应力表述为:τ (X) = tp.dfp(x) / dx,其中fp(x)为拉力，tp为FRP片材厚度。经计算得到在不考虑滑移条件下FRP片材承受的剪应力表达式,如下:[0009]x(x)=tp b3 VAcosh(VAx)-b3 VAsinh(VAx)+2b, x+b2
[0010]其中，
【权利要求】
1.一种FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体的设计方法，其特征在于根据FRP片材受力条件建立相应的静力平衡方程，并结合FRP片材的应力-应变关系，推算出旧混凝土重力坝产生裂缝需要的最大剪应力。
2.根据权利要求1所述的FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体设计方法，其特征在于所述的混凝土与FRP片材接触面粘结-滑移模型和双线性模型，可以模拟FRP片材与旧混凝土重力坝坝体表面发生滑移变形时产生的最大剪应力。
3.根据权利要求1所述的FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体设计方法，其特征在于所述选取的混凝土重力坝坝体典型平面单元，将复杂的三维问题简化为平面应变问题，建立求解FRP片材宽度、间距的力学模型，计算出FRP片材粘结的有效长度及合理的宽度和间距，提出了 FRP片材加固旧混凝土重力坝坝体裂缝的设计方法，进而达到抑制重力坝坝体裂缝进一步扩展的基本目的，确保旧混凝土重力坝的正常使用与安全运行。
【文档编号】E02B7/10GK103835267SQ201410016212
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】唐亮, 凌贤长, 田爽, 于程一, 咸贵军 申请人:凌贤长