预应力碳纤维板—混凝土界面粘结性能研究

发布时间：2017-07-30 21:22

  本文关键词：预应力碳纤维板—混凝土界面粘结性能研究

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【摘要】：预应力碳纤维板加固技术融合了粘贴加固技术与预应力加固技术的优点,因而在结构加固中成为研究的前沿和热点。预应力碳纤维板加固结构能否有效,取决于两方面。其一是预应力的有效施加并保持,对于碳纤维板端部没有设置可靠锚具的预应力碳纤维板加固技术而言,可能存在较大的问题;而对于端部有可靠锚具的,相对而言,有效预应力可以得到较好的保持;其次是碳纤维板与被加固结构的粘接,应该尽量避免出现剥离破坏。对于有端锚的预应力碳纤维板,其与混凝土的粘接应力分布机理与无端锚的有较大区别,如端部是否可以避免?因弯曲裂缝或剪切裂缝引起的碳纤维板中部剥离是怎样形成并发展的?因此有必要针对这些新的问题进行研究。本文设计了加固试验,探索了有端锚的预应力碳纤维板与混凝土梁的粘接剪切应力分布规律及变化规律,得到了如下成果:(1)整个加载试验过程中,没有发现碳纤维板存在端部剥离现象(包括双层预应力碳纤维板),说明可靠的端部锚固能够完全克服端部剥离破坏。(2)试验测试表明,因碳纤维板的端部设置了可靠的锚固(波形锚良好的锚固能力以及锚固座的可靠传力),在碳纤维板的端部(靠近锚固端),尽管碳纤维板中的拉力不断增加,但碳纤维板与混凝土的粘接剪切应力始终处于比较低的状态。此试验结果证实了可靠的端部锚固可以降低端部的剪切剥离应力,并能够解释端锚可以避免端部剥离破坏。(3)通过对碳纤维板中部与混凝土界面的粘结与剥离现象进行了试验测试与分析,探讨了CFRP-混凝土界面的粘结机理与剥离破坏机理,剥离破坏形式。并建立了预应力碳纤维板有粘结加固T梁的有限元模型,对比试验数据,对界面剪切应力的分布与变化规律进行了研究。由于裂缝的影响以及界面处理程度的不均匀,实际的粘接剪切应力较为复杂,与模型存在一定偏差。(4)通过试验和理论分析,给出了有端锚的预应力碳纤维板的粘接剪切应力分析模型。
【关键词】：预应力碳纤维板 粘结应力 剥离破坏 波形锚 加固
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.72
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-27
• 1.1 前言10-11
• 1.2 我国桥梁现状与桥梁加固发展概况11-18
• 1.2.1 我国现今桥梁总体现状11-12
• 1.2.2 我国桥梁服役期所存在的问题12-14
• 1.2.3 我国危桥统计及加固的意义14-15
• 1.2.4 桥梁加固方法15-18
• 1.3 FRP材料特点及在预应力加固技术中的应用18-25
• 1.3.1 FRP的力学性能18-20
• 1.3.2 CFRP板的特点20-21
• 1.3.3 预应力碳纤维板锚固体系的开发与应用21-24
• 1.3.4 预应力碳纤维锚固体系研究存在的不足24-25
• 1.4 本课题研究背景及研究的意义25-26
• 1.5 本文研究的主要内容26-27
• 第二章 CFRP板加固试验梁方案27-35
• 2.1 引言27
• 2.2 试验方案27-31
• 2.2.1 试件的尺寸设计27-29
• 2.2.2 试验数据量测方案29-31
• 2.3 试验材料及其处理31-33
• 2.3.1 碳纤维板的处理32
• 2.3.2 混凝土T梁的处理32-33
• 2.4 试验加载方案33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 试验现象与数据分析35-53
• 3.1 引言35
• 3.2 试验现象35-41
• 3.2.1 T0构件35-36
• 3.2.2 T1构件36-38
• 3.2.3 T2构件38-41
• 3.3 试验数据分析41-51
• 3.3.1 平截面假定分析41-42
• 3.3.2 试件弯曲性能分析42-43
• 3.3.3 试件变形性能分析43-45
• 3.3.4 界面剥离破坏分析45-47
• 3.3.5 碳纤维板强度利用效率分析47-48
• 3.3.6 碳板应变分析48-49
• 3.3.7 粘结应力分析49-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 加固界面粘结应力分布模型初步研究53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 粘结现象的理论分析53-54
• 4.3 界面剥离破坏54-55
• 4.3.1 梁的剥离破坏形式54
• 4.3.2 剥离破坏机理54-55
• 4.4 界面粘结强度试验与强度模型55-56
• 4.4.1 界面粘结强度试验方法55
• 4.4.2 界面粘结强度模型55-56
• 4.5 波形锚锚固体系有粘结加固模型的力学机理56-59
• 4.5.1 无附加锚固措施的CFRP板受力模型57-58
• 4.5.2 有端锚但纵向碳板与混凝土无粘结的锚固模型58
• 4.5.3 有端锚且纵向碳板与混凝土有粘结的锚固模型58-59
• 4.6 本章小结59-61
• 第五章 CFRP加固实验梁有限元分析与试验对比验证61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 有限元分析基本假定及参数的选取61-64
• 5.2.1 有限元分析基本假定61-62
• 5.2.2 材料属性及本构关系的选取62-63
• 5.2.3 模型的选取63-64
• 5.3 单元模型的选取64-67
• 5.3.1 混凝土单元的建立64-65
• 5.3.2 钢筋单元的建立65
• 5.3.3 碳板单元的建立65-66
• 5.3.4 钢垫板单元的建立66-67
• 5.4 有限元模型的建立67-68
• 5.5 数值模拟计算与试验结果对比分析68-70
• 5.6 本章小结70-71
• 第六章 结论与展望71-74
• 6.1 本文主要结论71-72
• 6.2 展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-77
• 攻读学位期间取得的研究成果77

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本文编号：596138