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CFRP板预应力加固工艺相关试验研究

作　者: 马松
导　师: 全学友
学　校: 重庆大学
专　业: 结构工程
关键词: 剪压复合试验摩擦试验摩擦系数圆柱型楔形夹具
分类号: TU375.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

碳纤维作为一种新型的高强,高性能结构材料在土木工程领域中已有应用,特别是在工程结构的加固中具有巨大的应用前景。但是采用普通粘贴CFRP片材进行抗弯加固的方法存在诸多问题及缺陷:CFRP材料强度利用率低,加固用的CFRP材料只有在被加固构件二次受荷,发生进一步变形之后才能逐步参与作用等。为了更好的发挥出CFRP材料高强度的特点以及解决上述问题,最好的方法就是对CFRP材料施加预应力,形成类似体外预应力的CFRP预应力系统应用到加固工程中。本课题组预研究开发出一套应用于结构加固领域的CFRP板预应力系统,本文是在课题小组前期试验研究基础上,分析总结前期试验成功得失并做相关试验研究,其主要内容如下:①通过剪压复合试验检验胶体以及胶板共同工作时的抗剪强度和作用在其上正应力关系。②分析总结目前各种夹具的弊端,确定预研究开发夹具类型。③通过摩擦试验检验试验碳纤维板表面摩擦系数,并在此基础上设计夹具。④通过试验检验夹具极限夹持力以及持荷能力。目前已经完成了一系列试验,通过分析总结各次试验结果得出以下结论:①在适当正应力下可以提高胶体以及胶板共同工作时的抗剪性能。②楔形夹具能解决夹具内部受力不均的问题,并且克服了以往夹具施工周期长,操作复杂等缺陷。③通过摩擦试验得出碳纤维板表面摩擦系数可定为0.3.④圆柱型楔形夹具可以有效的对试验CFRP板施加预应力。该夹具体积小,操作简单。张拉试验中碳纤维建立的最大张拉应力达到2483MPA,最大张拉力达到149KN。以上结论是通过一系列试验现象和结论结合理论分析得到,从宏观规律上已经抓到了问题实质,能够较准确的解释试验现象和破坏原理,为今后课题进一步研究提供了必要的试验和理论分析依据。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-17
  1.1 引言  9-10
  1.2 预应力碳纤维加固国内外研究现状  10-16
    1.2.1 CFRP 布预应力系统研究现状  10-14
    1.2.2 CFRP 板预应力系统研究现状  14-16
  1.3 本文研究目的及内容  16-17
2 剪压复合试验  17-31
  2.1 引言  17
  2.2 预应力碳纤维板锚具锚固原理前期研究  17-21
  2.3 剪压复合试验  21-29
    2.3.1 试验目的  21
    2.3.2 材料性能及装置  21-23
    2.3.3 CFRP 板粘胶剪压复合试验  23-27
    2.3.4 胶体剪压复合试验  27-29
  2.4 小结  29-31
3 预应力碳纤维板楔形夹具的初步探讨  31-41
  3.1 引言  31
  3.2 现有预应力CFRP 片材抗弯加固体系中存在的问题  31-32
  3.3 CFRP 板预应力矩形夹具的初设  32
  3.4 摩擦试验  32-40
    3.4.1 试验材料  32-33
    3.4.2 摩擦试验原理  33
    3.4.3 摩擦试验试样制备及装置制作  33-35
    3.4.4 试验过程  35
    3.4.5 试验结果  35-39
    3.4.6 摩擦试验小结  39-40
  3.5 本章小结  40-41
4 CFRP 板预应力楔形夹具的研究开发  41-65
  4.1 引言  41
  4.2 CFRP 板预应力楔形夹具的试验研究  41-45
    4.2.1 第一套矩形夹具（XJM-1）设计  41-43
    4.2.2 第二套矩形夹具（XJM-2）设计  43-45
  4.3 碳纤维板夹具预顶装置设计  45-47
    4.3.1 设计目的  45-46
    4.3.2 预顶力计算  46-47
  4.4 CFRP 板预应力圆柱夹具的设计  47-49
    4.4.1 第一套圆柱夹具（YXM-1）设计  47-48
    4.4.2 YXM-1 锚固力张拉试验  48-49
    4.4.3 YXM-1 试验小结  49
  4.5 碳纤维板压缩试验  49-51
    4.5.1 试验目的  49
    4.5.2 试验准备  49-50
    4.5.3 试验过程及分析  50-51
  4.6 第二套圆柱夹具（YXM-2）设计  51-63
    4.6.1 YXM-2 锚固力张拉试验  51-63
  4.7 本章小结  63-65
5 YXM-2 夹具持荷试验  65-73
  5.1 引言  65
  5.2 试验装置  65-66
    5.2.1 试验装置图  65
    5.2.2 试验材料  65-66
  5.3 YXM-2 持荷试验  66-69
    5.3.1 试验准备  66
    5.3.2 传感器校核  66
    5.3.3 试验过程  66-69
  5.4 YXM-2 持荷试验结果分析  69-71
    5.4.1 试验数据整理  69-71
    5.4.2 试验数据分析  71
  5.5 本章小结  71-73
6 结论与展望  73-75
  6.1 结论  73
  6.2 展望  73-75
致谢  75-77
参考文献  77-79
附录  79
  作者在攻读学位期间发表的论文目录  79

CFRP板预应力加固工艺相关试验研究

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