内嵌预应力CFRP筋混凝土梁抗弯试验及其锚固体系研究

摘要

近年来,内嵌纤维增强复合材料加固混凝土构件和碳纤维(CFRP)筋锚具的研究得到了国内外的广泛关注,并取得了一定的研究成果。在加固过程中对碳纤维筋施加预应力能够使材料的高强性能得到有效利用,但是碳纤维筋的锚固问题一直是影响其广泛应用的瓶颈。本文在河南省高校杰出科研人才创新工程项目(编号2007KYCX006)的资助下对预应力CFRP筋锚固体系和内嵌预应力碳纤维筋加固钢筋混凝土梁抗弯性能进行了试验研究和理论分析。
　　本文根据现有CFRP锚具的特点和利用预应力CFRP筋加固混凝土梁的试验要求展开分析研究,设计了60mm、90mm和2×60mm长三种不同尺寸的夹片式锚具和400mm、500mm和600mm长套管的粘结夹片式球面锚具,并对锚具的锚固性能进行了力学分析和试验研究。在内嵌预应力 CFRP筋抗弯试验研究中,共进行了1根未加固梁,9根预应力CFRP筋加固混凝土梁的抗弯试验,对加固梁的刚度、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、裂缝发展及延性等方面进行了研究分析,并对内嵌预应力 CFRP筋加固混凝土梁的预应力损失、加固梁放张时和消压状态时的应力—应变计算及不同破坏模式下的极限承载能力进行了理论分析,将计算值与试验值进行了比较,结果吻合较好,为工程应用提供了理论分析依据。
　　试验研究结果表明:对于夹片式 CFRP筋锚具,锚具的长度和预紧力的大小是影响锚固性能的关键因素;对于粘结夹片式球面锚具,钢质套管长度和粘结介质的粘结性能是影响锚固性能的关键因素,球面锚具可以自动调整 CFRP筋的中线与锚具锥孔中线,改变孔口的受力特性,减小孔口剪应力,提高锚固性能。
　　在内嵌预应力 CFRP筋抗弯试验研究中,加固梁的开裂荷载、刚度、极限承载能力都有大幅度的增长,表明内嵌预应力 CFRP筋加固法是一种值得进一步研究推广的加固法。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 CFRP在土木工程中的应用

1.3 国内外的研究现状

1.4 本文的研究内容及特色

2 预应力CFPR筋锚具的研制

2.1 预应力CFRP筋锚固体系简介

2.2 设计思路与方案

2.3 CFPR筋夹片式锚具的研制

2.4 预应力CFPR筋粘结夹片式球面锚具的研制

2.5 本章小结

3 预应力CFPR筋锚具的试验研究

3.1试验内容与方案

3.2 预应力CFRP筋夹片式锚具锚固力测试

3.3 预应力CFPR筋粘结夹片式球面锚具锚固性能的试验

3.4 试验结果及分析

3.5本章小结

4 内嵌预应力CFPR筋加固混凝土梁抗弯试验研究

4.1 试验材料性能

4.2 试验梁的制作与施工工艺

4.3试验量测内容及试验装置

4.4 试验流程

4.5 试验结果分析

4.6 小结

5 内嵌预应力CFPR筋加固混凝土梁理论分析

5.1 预应力损失分析

5.2 预应力筋放张及消压状态时的应力—应变分析

5.3 加固梁极限承载能力分析

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 全文主要研究结论

6.2 需进一步研究的问题

参考文献

作者简历

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