波形齿锚具对大吨位CFRP片材的锚固性能试验研究

摘要

碳纤维片材(CFRP)是加固工程中非常理想的材料，夹持和锚固技术是CFRP片材能否广泛应用的关键。现有CFRP片材加固的常用方法在锚固技术上存在较多缺点，难以取得理想的锚固效果。本课题组提出的“波形齿锚具系统应用于预应力CFRP片材体外快速加固的技术”解决了锚固CFRP难的问题。该技术核心内容分为CFRP片材张拉技术和CFRP片材锚固技术。其中，CFRP片材锚固技术是波形齿锚具系统优于其他针对CFRP片材锚固技术最显著的特点。
　　 国内外针对预应力CFRP片材加固研究中锚固吨位都很小，原因就是小吨位情况下锚固CFRP片材都很困难，在大吨位情况下就更难取得理想的锚固效果了。由于锚固CFRP片材吨位的提高，对试验锚具的要求就更加复杂了。在波形齿锚具对大吨位CFRP片材的锚固性能研究过程中，通过多次试验改进了试验装置和方法。同时，与锚固小吨位CFRP片材的情况不同，在锚固大吨位CFRP片材时，保证紧固螺栓的安全性显得尤为重要，文中从理论推导和实际观测两个途径初步探讨紧固螺栓轴力。在分析紧固螺栓轴力和总结波形齿锚具锚固CFRP片材常见锚固失效方式的基础上，文中初步提出锚固端锚具的设计方法。
　　 通过试验结果和分析研究得出的主要结论有：波形齿锚具在大吨位情况下仍能可靠锚固CFRP片材；要使波形齿锚具锚固CFRP片材具有良好的锚固效果必须满足CFRP具有足够锚固长度、锚具内CFRP片材与上下波形齿板密合良好、紧固螺栓给上下齿板施加适当的初始压力等等。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪 论

1.1引言

1.2预应力CFRP技术的现状

1.2.1预应力CFRP棒材锚固体系

1.2.2预应力CFRP片材锚同体系

1.3预应力CFRP波形齿锚具简介

1.3.1前言

1.3.2波形齿锚具的组成结构和锚固原理

1.3.3本课题组的前期研究内容

1.4本文研究的目的和内容

2 试验器材及装置

2.1试验简介

2.1.1试验目的

2.1.2试验所用材料、器具

2.1.3试验方案及步骤

2.2试验锚具的设计、加工与表面处理

2.2.1试验锚具设计

2.2.2试验锚具的加工与表面处理

2.3构件制作、定位、端部成波形

2.3.1构件制作

2.3.2构件定位、端部成波形

2.4初始锚固

2.5本章小结

3 试验过程、现象分析和数据分析

3.1前言

3.2第一次试验(构件1)

3.2.1试验过程及现象

3.2.2 CFRP构件截面应力应变

3.2.3紧同螺栓初始轴力N1

3.2.4紧固螺栓附加轴力N2

3.2.5紧固螺栓轴力N

3.3第二次试验(构件2)

3.3.1试验过程及现象

3.3.2 CFRP构件截面应力应变

3.3.3紧固螺栓初始轴力N1

3.3.4紧固螺栓附加轴力N2

3.3.5紧固螺栓轴力N

3.4第三次试验(构件3)

3.4.1试验过程及现象

3.4.2 CFRP构件截面应力应变

3.4.3紧固螺栓初始轴力N1

3.4.4紧固螺栓附加轴力N2

3.4.5紧固螺栓轴力N

3.5第四次试验(构件4)

3.5.1试验过程及现象

3.5.2 CFRP构件截面应力应变

3.5.3紧固螺栓初始轴力N1

3.5.4紧固螺栓附加轴力N2

3.5.5紧固螺栓轴力N

3.6综合分析

3.6.1 CFRP片材构件拉拔极限强度分析

3.6.2紧固螺栓轴力分析

3.7本章结论

4 CFRP片材锚固技术探讨

4.1引言

4.2波形齿锚具锚固CFRP片材的原理

4.2.1锚固原理

4.2.2力学机理

4.2.3公式修正和系数取值修正

4.3紧固螺栓轴力分析

4.3.1总附加轴力∑N2

4.3.2附加轴力N2

4.3.3紧固螺栓轴力计算方法

4.4锚固失效方式

4.5锚固端锚具设计

4.6本章小结

5 结论和展望

5.1本文主要结论

5.2后续研究工作展望

致 谢

参考文献

附 录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录