预应力BFRP增强竹梁受弯试验研究

摘要

为实现BFRP与现代竹梁的复合，需要探究BFRP与竹材的粘结工艺及粘结性能，本文通过“一次成型”制备工艺，制作了BFRP与竹材的拔出试件，试验参数取竹材种类、粘结长度，由试验结果分析得到了粘结破坏模式、荷载-滑移曲线，并分析了粘结应力分布;并通过分析比较平均粘结强度，比对了国外、国内常用的嵌入胶合方法制作的FRP与木材拔出试件的粘结性能，发现本文所采用的“一次成型”粘结性能优良;本文还分析了“一次成型”的粘结机理，给出了锚固建议。本文也探究了BFRP布及片材与竹材的粘结性能，采用两种不同胶粘剂制作了BFRP片材与竹材的双剪试件，通过试验，得到了两种不同的破坏模式:竹材界面剪切破坏，BFRP片材界面剥离破坏;两种胶粘剂均能使BFRP片材与竹材很好的共同工作，通过分析BFRP应变分布图及剪应力分布图，得到了BFRP片材与竹材粘结的有效粘结长度为100mm左右，并给出了BFRP片材与竹材粘结的锚固建议。
　　为解决竹梁正常使用极限承载力过低的问题，本文以现有研究的粘结滑移试验结论、BFRP材料自身特性及竹梁初始挠度限值三个因素为依据，设计并制备了预应力BFRP片材、预应力BFRP筋材增强竹梁。
　　为进行预应力竹梁的制备，本文进行了预应力BFRP筋材及片材增强竹梁的施工工艺、施工装置的设计与探究，进行了BFRP布及片材张拉试验，探究BFRP布及片材张拉过程中会出现的问题，详细叙述了预应力BFRP片材增强竹梁的施工工艺。采用了能融合竹梁生产工艺的“一次成型”预应力BFRP筋材增强竹梁的制备方案。
　　预应力BFRP增强竹梁的预应力损失是较为关键的问题，本文监测了预应力BFRP片材增强竹梁预应力损失，分析其预应力损失种类，并计算了BFRP的有效预应力值。
　　本文进行了预应力竹梁受弯试验研究，研究表明预应力竹梁与非预应力竹梁相比极限承载力无提高，但在同级荷载下，跨中挠度显著减少，正常使用极限承载能力显著提高，达到了本文的初衷。本文进行了预应力BFRP增强竹梁截面承载力的理论分析计算，总结了预应力BFRP增强竹梁需要注意的问题，并给出了建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 竹梁的研究现状及出现的问题

1．2．1 竹质工程竹梁的研究现状

1．2．2 增强竹质工程竹梁的研究现状

1．2．3 目前研究基础上竹质工程竹梁出现的问题

1．3 本文研究的主要内容、目的和意义

1．3．1 本文研究的主要内容

1．3．2 本文研究的目的及意义

第二章 BFRP与竹材的粘结性能

2．1 引言

2．2 竹材、BFRP基本力学性能

2．2．1 现代竹材的生产工艺介绍

2．2．2 竹材的力学性能

2．2．3 竹梁的力学性能

2．2．4 BFRP筋材力学性能

2．2．5 BFRP片材的基本力学性能

2．3 BFRP筋材与竹材的粘结性能

2．3．1 拔出试件“一次成型”制作工艺

2．3．2 试验装置及加载方式

2．3．3 试验结果与分析

2．3．4 本节小结

2．4 BFRP片材与竹材的粘结性能

2．4．1 双剪试件的制作及应变片布置

2．4．2 双剪试件加载方式及过程

2．4．3 试验结果与分析

2．4．4 本节小结

2．5 本章小结

第三章 预应力BFRP增强竹梁的制备

3．1 引言

3．2 预应力BFRP片材复合增强竹梁的设计

3．2．1 张拉控制应力的影响因素

3．2．2 施加预应力后挠度起拱限值验算

3．2．3 竹梁粘结滑移验算

3．2．4 BFRP布及片材的张拉试验

3．3 预应力BFRP片材增强竹梁的制备工艺及装置

3．3．1 预应力FRP片材张拉的研究现状

3．3．2 本文试验张拉方法及装置

3．3．3 预应力BFRP片材增强竹梁的施工工艺

3．4 预应力BFRP筋材增强竹梁的制备与施工

3．4．1 预应力FRP筋材增强竹梁的设计

3．4．2 预应力BFRP筋材增强竹梁的施工

3．4．3 本文最终所制备的预应力BFRP筋材增强竹梁

3．5 本章小结

3．5．1 预应力BFRP片材增强竹梁

3．5．2 预应力BFRP筋材增强竹梁

第四章 预应力BFRP增强竹梁预应力损失测量与分析

4．1 引言

4．2 BFRP片材预应力损失测量与分析

4．2．1 预应力损失的种类

4．2．2 预应力损失的测量方法与分类

4．2．3 预应力损失的测量与分析

4．2．4 本节小结

4．3 BFRP筋材增强竹梁预应力损失

4．3．1 BFRP筋材增强竹梁预应力损失

4．3．2 预应力BFRP筋材增强竹梁预应力损失种类分析

4．4 有效预应力

4．4．1 预应力对竹梁的增强幅度

4．4．2 预应力损失、有效预应力σpe计算

4．5 本章小结

第五章 预应力竹梁受弯试验研究及分析

5．1 引言

5．2 预应力BFRP片材增强竹梁受弯试验研究

5．2．1 试验概况

5．2．2 试验结果与分析

5．3 预应力BFRP筋材增强竹梁受弯试验研究

5．3．1 试验概况

5．3．2 试验结果与分析

5．4 本章小结

第六章 预应力BFRP竹梁受弯截面承载力计算

6．1 前言

6．2 预应力BFRP片材增强竹梁受弯截面承载力计算

6．2．1 计算假设与准备

6．2．2 受弯计算分析

6．2．3 受弯承载力试验值与理论值比较

6．3 预应力BFRP筋材增强竹梁受弯截面承载力计算

6．3．1 计算假设

6．3．2 预应力BFRP筋材增强竹梁受弯计算理论

6．3．3 受弯承载力试验值与理论值比较

6．4 预应力BFRP竹梁试验总结与建议

6．4．1 预应力BFRP增强竹梁试验总结

6．4．2 预应力BFRP增强竹梁应用的建议

第七章 结论与展望

7．1 研究结论

7．2 课题展望

参考文献

致谢

作者攻读硕士期间发表的学术论文