预应力FRP片材现存应力的振动测试方法研究

发布时间：2020-11-01 03:53

　　 FRP(Fiber Reinforced Polymer)材料现存应力的检测方法相对较少,针对预应力FRP片材找到一种简便、可靠且能满足工程实际要求的检测方法具有十分重要的意义和价值。本文针对上述问题提出了预应力FRP片材现存应力的振动测试方法,并利用铰式波形锚具张拉系统对不同长度的碳纤维板在不同张拉吨位条件下进行振动试验,研究该方法的可行性以及分析其测试精度。本文主要做了以下几个方面的工作:(1)大量查阅文献,概述了一系列较为实用的预应力检测方法及其原理,总结了其优劣性。然后从振动力学的角度系统性的阐述了振动法测试预应力的原理以及弦振动原理中张拉力与频率之间的关系,为后面的计算分析提供参考和依据。(2)本文从试验的角度出发,测试了不同长度的CFRP片材在不同张拉力条件下的振动频率。引用频差法计算自振频率的阶数,并利用平均法处理基频的原理验证了频率阶数计算的正确性,并对测试频率的误差进行了计算,验证了频率测试的准确性。同时,对张拉力和(f_n/n)~2进行了线性拟合,结果表明张拉力和频率对应阶数商的平方存在较好的一阶线性关系,线性度较好,说明了碳纤维板的振动符合弦振动理论。(3)将测试的频率代入弦理论张拉力—频率公式反推张拉力的计算值,与张拉力的真实值进行比较,计算其相对误差,并对试验误差的原因进行了分析说明,验证了振动法测试碳纤维板现存应力的可行性和适用性。同时,对5组试验方案的测试结果进行对比分析,当张拉力较大时(N≥50kN),测试结果精度较高,满足工程误差要求,提出了该方法的合理适用范围。(4)依托加固工程进行了振动试验研究,试验结果表明了工程实际条件下的测试误差相对于实验室条件下偏大,当张拉力达到70kN时基本满足工程实际要求,试验结果整体符合实验室条件下的规律,进一步验证了上述结论的正确性,并且对工程实际条件下的误差原因进行了分析。(5)阐述了频率采样和频谱分析的原理,并分析了采样和频谱分析过程中产生误差的原因以及频率测试误差对张拉力的影响。通过公式推导,得出了张拉力计算值与采样率、频率分辨率、采样点数的关系,在测试过程中应该综合考虑这三个参数,进行合理的选取。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB301
【部分图文】：

图 1-1 全国公路总里程及公路密度统计图的运输能力在交通运输中起到至关重要的作用，制约着交以前中国桥梁建设拟采用的设计规范荷载等级相对偏小，足，致使很多桥梁在自然环境和使用环境下出现了或多或中国的经济快速发展，交通运输业焕发了蓬勃生机，交通

结合多年的理论研究以及工程实践经验自主研发的波形齿夹具锚具有价格低廉、施工工艺简单、预应力损失小、能极大程度发挥CFRP片材的抗拉强度，并也能适用于双层甚至多层CFRP片材夹持锚固的优点，如图1-2所示为波形齿夹具锚张拉装置系统。波形齿夹具锚主要由上波形齿板、下波形齿板、压紧及锁定装置等组成，如图1-3所示为波形齿夹具锚夹持工作示意图、1-4所示为波形齿夹具锚结构示意图。如果是夹持锚固双层或者多层CFRP片材则需要在上、下波形齿板间增加一个加劲波形板。上波形齿板、下波形齿板、加劲波形齿板之间的接触面是凹凸截面，可以无缝紧密的结合在一起。波形齿夹具锚的夹持锚固是靠CFRP片材与上、下波形齿板以及加劲波形板间的摩擦和粘结力来完成的，将三种装置做成波形的凹凸形状能有效的增大接触面积，再利用压紧和锁定装置传递的咬合力，使得CFRP片材能有效牢固的夹持住。波形齿夹具锚的成功研发解决了碳纤维板夹持工作中滑移的问题，而且由于该锚固系统主要由摩擦和粘结力来完成锚固工作，不会在夹持段产生集中的横向剪切力，所以也完美的解决了CFRP片材偏心受拉的问题

的抗拉强度，并也能适用于双层甚至多层CFRP片材夹持锚固的优点，如图1-2所示为波形齿夹具锚张拉装置系统。波形齿夹具锚主要由上波形齿板、下波形齿板、压紧及锁定装置等组成，如图1-3所示为波形齿夹具锚夹持工作示意图、1-4所示为波形齿夹具锚结构示意图。如果是夹持锚固双层或者多层CFRP片材则需要在上、下波形齿板间增加一个加劲波形板。上波形齿板、下波形齿板、加劲波形齿板之间的接触面是凹凸截面，可以无缝紧密的结合在一起。波形齿夹具锚的夹持锚固是靠CFRP片材与上、下波形齿板以及加劲波形板间的摩擦和粘结力来完成的，将三种装置做成波形的凹凸形状能有效的增大接触面积，再利用压紧和锁定装置传递的咬合力，使得CFRP片材能有效牢固的夹持住。波形齿夹具锚的成功研发解决了碳纤维板夹持工作中滑移的问题，而且由于该锚固系统主要由摩擦和粘结力来完成锚固工作，不会在夹持段产生集中的横向剪切力，所以也完美的解决了CFRP片材偏心受拉的问题，这对抗剪性能差的CFRP材料来说无疑是至关重要的。本文实验研究用到的锚具即为卓静团队研发的波形齿?
【参考文献】

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本文编号：2864996