CFRP波形锚具设计试验研究

摘要

碳纤维CFRP加固具有施工方便、周期短、不增加结构自重等优点，近年来应用日趋广泛。但直接在构件上粘贴碳纤维，碳纤维和混凝土界面易发生剥离破坏，同时碳纤维应力滞后二次受力强度不能得到充分发挥，而且不能改善结构的挠度。因此，如何对碳纤维施加预应力并可靠锚固是碳纤维加固工程中必须要解决的关键问题。 波形锚具系统是本研究小组开发，专门针对FRP材料可靠锚固和张拉系统，具有锚固可靠、可横向施加预应力的优点，具有较高的应用价值。本课题组曾对波形锚具锚固碳纤维片材(CFRP)做了初步的试验研究，已取得初步的成果。但波形锚具锚固长度设计公式中三个效应参数的量化、波形锚具张拉碳纤维建立的真实预应力两个问题尚待解决。本文拟对这两个课题开展试验研究：针对波形锚具提出初步力学理论模型，考虑三个未知参数(摩擦力、粘接应力、波形放大效应)共同影响锚固长度，并在试验中加以修正和优化；通过试验手段测得波形锚具张拉碳纤维能建立真实预应力值。 目前已经完成了一系列试验，初步掌握了波形锚具锚固碳纤维相关试验数据；了解了波形锚具作为张拉端和锚固端时的受力机理；提出较为理想的锚固长度计算公式；实际测得了波形锚具张拉碳纤维有效预应力值。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2碳纤维(CFRP)常见加固方法

1.2.1直接粘贴加固法

1.2.2 U形箍抗剪加固

1.3普通碳纤维加固失效方式

1.4预应力碳纤维国内外研究现状

1.4.1 EPMA预应力碳纤维粘结试验

1.4.2英国HOLLAWAY教授预拉CFRP板加固试验

1.4.3 Sika，Switzerland

1.4.4东南大学孙宝俊等反拱法加固钢结构

1.4.5湖南大学尚守平、彭晖自行研制张拉设备

1.4.6后勤工程学院飞渭等预应力碳纤维施加装置

1.4.7沙吾列提叶列平张拉设备

1.4.8朱波碳纤维复合材料摩擦系数的研究

1.4.9马建勋等关于碳纤维和钢粘结力的试验研究

1.4.10岳清瑞等关于碳纤维在钢平板锚具中粘结应力的研究

1.5本文研究内容

1.6研究路线

2波形锚具系统原理与试验概况

2.1波形锚具原理

2.1.1摩擦效应

2.1.2粘结效应

2.1.3弯曲效应

2.1.4锚固长度公式的推导

2.2波形锚具设计研究试验方案

2.3波形锚具预应力碳纤维片材的原理

2.3.1张拉原理

2.3.2波形锚具圆弧面受力分析

2.3.3张拉碳纤维波形锚具螺杆剪应力验算

2.4预应力碳纤维张拉试验

3波形锚具锚固碳纤维张拉试验

3.1试验目的和简介

3.1.1试验采用的材料

3.1.2张拉试验概况

3.2张拉构件试验分析

3.2.1张拉构件简介

3.2.2试验现象和分析

3.3数据分析

3.3.1构件A-1

3.3.2构件A-2

3.3.3构件A-3

3.3.4构件A-4

3.3.5构件B-1

3.3.6构件B-2

3.3.7构件C

3.4本章小结

4波形锚具锚固机理

4.1引言

4.2粘结效应

4.2.1粘结效应的原理

4.2.2构件的设计

4.2.3粘结试验过程

4.2.4粘结试验现象

4.2.5试验理论分析

4.2.6粘结效应结论

4.3摩擦效应

4.3.1摩擦力产生机理

4.3.2摩擦测试构件试验分析

4.4波形锚具的弯曲效应

4.4.1弯曲效应原理

4.4.2弯曲效应测试试验

4.4.3试验结果分析

4.5本章小结

5波形锚具张拉碳纤维试验

5.1波形锚具张拉碳纤维理论

5.1.1理论基础

5.1.2螺杆的设计

5.2波形锚具张拉碳纤维试验

5.2.1锚具设计

5.2.2试验方案

5.2.3试验数据

5.3本章小结

6结论和展望

6.1本文主要结论

6.2后续研究工作展望

致 谢

参考文献

附 录