外 贴碳 纤维 布加 固法是 近 年来 常用 的一 种公 路
桥 梁加 固方 法 ，碳纤 维 布 (CFRP)具 有 自重 轻 、强 度
高 、抗疲 劳 、耐腐 蚀 性 好 、对 桥 梁 使 用 影 响较 小 等 特
点 _1]，因此 ，在桥 梁 加 固 中得 到 广 泛 应 用 。 目前 ，许
多 学者 对碳 纤维 布加 固混凝 土梁 板进 行 了试 验研 究
和 理 论 分 析 ]，但 对 采 用 碳 纤 维 布 加 固后 的预 应
力 混凝 土 空 心 板 桥 进 行 极 限 承 载 力 全 过 程 研 究 较
少 。因此 ，研 究碳 纤 维 布 加 固技 术 用 于承 载 能 力 不
足 的装 配式 预应 力 混 凝 土 空 心 板 桥 ，具 有 较 高 的理
论 价值 和较 大 的实用 价值 。
2 计算 模 型的 建立
某装 配 式简 支板 桥 ，跨 径 16 m，桥 面净 宽 11．0
m，由 12块 预 制 预 应 力 混 凝 土 空 心 板 组 成 ，板 截 面
宽 0．99 m、高 0．75 I17．。由于 桥梁 荷 载 等 级 提 高后 ，
承 载能力 不 满足 使 用 要 求 ，故 采 用 在 空 心 板 底 粘 帖
碳纤 维布 的 方法对 该 桥进 行加 固 。该 桥设 计采 用 的
混凝 土 、钢 绞线及 加 固所 用 碳 纤 维 布 材 料 特 性 见 表
1，预应力 混凝 土 空心 板几 何尺 寸 如 图 1所 示 。
建模 假 定混 凝土 、钢 筋 、CFRP三 者 之 间粘 结 良
好 ，不考虑 相 对滑 移 ]，碳纤 维 布 面单元 与 空心 板 实
体单 元采 用共 节点 的 方法 模 拟 ，混 凝 土 采用 8节 点
6面 体 实 体 单元 模 拟 ，由于 实 体单 元 的形 状 在 非 线
性分 析 中对计 算结 果 收敛 性 影 响很 大 ，故 在划 分 混
凝 土 单 元 时 3个 方 向 的 比 例 控 制 在 1：0．7：0．7
表 1 混 凝 土 、钢 绞 线 及 碳 纤 维 布 材 料 特 性 MPa
l 270 j 450 l 270 i 广— — —十
(a)横断面 (b)预应 力钢 绞线布重
单位 ；m
图 1 预 应 力 混 凝 土 空 心 板 几 何 形 状
左右 ；钢 筋采 用杆 单元 模 拟 ，当钢 筋 的应 力 达到抗 拉
强度 时屈 服 ，应 力 将 不 再 增 加 ；板 底 粘 贴 的 CFRP
采用 平 面单 元 模 拟 ，该 单 元 只 能 承 受 拉 力 ，没 有 抗
弯 、抗 压 能力 ，符 合 CFRP在 空 心 板 中 的 实 际 受 力
情 况 ，假定 CFRP材 料 为 理 想 线 弹 性 材 料 ，当 纤 维
应 力 超过 其抗 拉 强度 ，则认 为 断裂 ，同时假定 达 到受
弯承 载力 极 限状 态 之 前 ，碳 纤 维 片 材 与 混凝 土 之 间
不 发 生粘 结剥 离破 坏 。作 用在 空 心板上 的荷 载 为恒
载 和通 过 荷载 横 向分 布 系数求 得 的活载 。采用一 般
简 支边 界 条件 。在 进行 极 限承 载力 非线 性全 过程 分

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