预应力碳纤维板锚固体系性能研究

发布时间：2017-12-17 10:14

  本文关键词：预应力碳纤维板锚固体系性能研究

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【摘要】：应用碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)板进行结构加固是一种新型的加固方法,与传统加固方法相比,该方法具有轻质高强、施工方便快捷、加固修复效果良好等优点。但通过大量的工程实践应用和深入的理论研究发现,普通粘贴碳纤维板进行加固时容易出现以下问题:碳纤维板材料强度利用率低,无法发挥其高强性能;碳纤维板与混凝土粘结界面容易发生剥离破坏;被加固构件在二次受荷后,碳纤维板才会逐步参与作用,存在应力滞后现象。对碳纤维板施加预应力不仅可以较好地解决上述问题,充分发挥碳纤维板的高强性能,还能改善被加固构件的承载能力和正常使用阶段的性能。本课题组前期已对预应力碳纤维板锚固系统进行了大量的试验研究和理论分析,现已研究开发出了锚固性能良好的预应力碳纤维板锚具、夹具和一套预应力碳纤维板转向张拉装置。本文在课题组前期研究的基础上,对前期设计的预应力碳纤维板灌注型圆柱楔形锚具的制作工艺进行了进一步改良,主要完成了以下工作:(1)利用ABAQUS有限元分析软件模拟灌注型圆柱楔形锚具极限锚固力测试试验,分析了增大界面摩擦系数对锚具内部受力性能的影响。分析结果表明,增大锚具内胶体—锚杯界面的摩擦系数,有助于缓解锚具内部的胶体压应力集中现象并能同时减少碳纤维板和胶体的整体滑移量,由此奠定了改良锚具制作工艺的理论基础;(2)根据灌注型圆柱楔形锚具特点设计出一套摩擦试验装置,探究了在钢材线切割面和胶体界面间加入各种不同界面材料的界面摩擦系数,并探索出了一种性能稳定的界面组合材料,将锚具内胶体—锚杯界面的摩擦系数从最初的0.25提高到了0.34;(3)根据摩擦试验结果,结合灌注型圆柱楔形锚具特点,设计出一种预制界面材料应用到锚具之中,改良了锚具制作工艺。通过锚具极限锚固力试验测试结果表明,经过改良后的灌注型圆柱楔形锚具的极限锚固力可达到192kN,换算成碳纤维板(横截面积70mm2)的应力为2743MPa,充分发挥出了碳纤维板的高强性能,证明了采用预制界面材料改良锚具制作工艺的可行性。本文所完成研究内容的创新点主要体现于:(1)对灌注型圆柱楔形锚具的内部受力机理进行了深入分析,提出了通过增大胶体—锚杯界面摩擦系数改良锚具制作工艺的基本设想;(2)根据灌注型圆柱楔形锚具界面受力特点设计出了一套摩擦试验装置,对如何提高锚具内部界面摩擦系数的实用方法进行了探究;(3)设计出一种预制界面材料应用于锚具之中,改良了锚具制作工艺。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU746.3

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本文编号：1299729