预应力CFRP片材体外快速加固混凝土梁试验研究与分析

论文摘要

碳纤维布（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。但在构件上直接粘贴碳纤维布时,碳纤维布和混凝土界面易发生剥离破坏,同时碳纤维布存在应变滞后,强度不能得到充分发挥,而且不能改善结构的正常使用性能。因此,预应力CFRP加固技术具有重要的应用价值。本文研究的试验基础:本研究小组的波形齿夹具锚锚固CFRP片材的试验研究;波形齿夹具锚横向张拉CFRP片材的试验及施工工艺研究;预应力CFRP片材损失的试验研究。本文通过3根T形梁的足尺试验,在综合考虑碳纤维加固量、预应力度等因素的基础上,研究了预应力CFRP片材体外加固混凝土受弯构件的力学性能,包括承载力、破坏形态、荷载-挠度曲线和弯曲曲率关系、波形齿夹具锚张拉碳纤维片材的方法和性能研究。试验研究结果表明:采用预应力CFRP片材体外加固混凝土梁,CFRP片材的强度可以得到充分的发挥;与普通CFRP布加固相比,可以延缓开裂、减小挠度和裂缝宽度,提高开裂荷载、屈服荷载、极限荷载,可以满足正常使用极限状态的要求;波形齿夹具锚可以可靠地张拉和锚固CFRP片材。在试验研究的基础上,本文借鉴体外预应力混凝土的计算理论,分析了体外预应力CFRP加固混凝土试验梁的极限受弯承载力。分析结果表明,本试验的预应力CFRP片材体外加固混凝土的试验梁,可以采用体外预应力理论进行分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 预应力CFRP 布加固技术的研究现状
• 1.2.1 预应力施加体系
• 1.2.2 端部锚固体系
• 1.2.3 预应力CFRP 布加固混凝土梁的预应力损失研究
• 1.3 预应力CFRP 片材加固技术现状分析
• 1.3.1 预应力CFRP 片材加固技术尚需解决的几个关键问题
• 1.3.2 当前预应力CFRP 片材加固技术存在的几个主要问题
• 1.4 本课题组的前期研究工作简介
• 1.4.1 波形齿夹具锚的锚固及张拉性能简介
• 1.4.2 波形齿夹具锚张拉碳纤维片材预应力损失研究简介
• 1.5 波形齿夹具锚的预应力CFRP 片材体外快速加固受弯构件技术的提出
• 1.6 本文的主要工作
• 2 试验方案
• 2.1 CFRP 片材锚固及张拉设备和施工工艺
• 2.1.1 CFRP 片材锚固设备
• 2.1.2 CFRP 片材张拉设备
• 2.1.3 张拉CFRP 布的施工工艺
• 2.2 试验研究方案
• 2.2.1 试验方案
• 2.2.2 试验梁加固方案
• 2.3 试件制作
• 2.3.1 材料性能指标
• 2.4 试验加载及量测方案
• 2.4.1 加载装置
• 2.4.2 试验量测
• 2.5 本章小结
• 3 试验结果及分析
• 3.1 TL-1
• 3.1.1 试验过程和试验现象
• 3.1.2 荷载挠度曲线
• 3.1.3 截面应变分布
• 3.1.4 混凝土应变
• 3.1.5 钢筋应变
• 3.1.6 CFRP 片材应变
• 3.1.7 TL-1 跨中弯矩曲率关系
• 3.1.8 梁TL-1 的裂缝宽度和裂缝特征
• 3.2 TL-2
• 3.2.1 试验过程和试验现象
• 3.2.2 荷载挠度曲线
• 3.2.3 截面应变分布
• 3.2.4 混凝土应变
• 3.2.5 钢筋应变
• 3.2.6 CFRP 片材应变
• 3.2.7 TL-2 跨中截面弯曲曲率关系
• 3.2.8 梁TL-2 的裂缝宽度和裂缝特征
• 3.2.9 锚固波形齿夹具锚的螺杆合力
• 3.3 TL-3
• 3.3.1 试验过程和试验现象
• 3.3.2 荷载挠度曲线
• 3.3.3 截面应变分布
• 3.3.4 混凝土应变
• 3.3.5 钢筋应变
• 3.3.6 CFRP 片材应变
• 3.3.7 TL-3 跨中截面弯曲曲率关系
• 3.3.8 梁TL-3 的裂缝宽度和裂缝特征
• 3.3.9 锚具上螺杆受力
• 3.4 主要试验结果比较
• 3.4.1 TL-1 和TL-2 的比较
• 3.4.2 TL-2 和TL-3 的比较
• 3.5 本章小结
• 4 受弯性能分析
• 4.1 受弯承载力分析
• 4.1.1 基本假定
• 4.1.2 分析方法
• 4.2 受弯承载力计算
• 4.3 计算结果与试验结果的对比
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录