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碳纤维布加固木结构构件的性能研究

作　者: 周钟宏
导　师: 刘伟庆
学　校: 南京工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 碳纤维布 木结构 加固 受弯 轴心受压 承载力
分类号: TU366.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 453次
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内容摘要


木结构是我国古建筑的主要结构形式,我国现存大量的木结构民居、桥梁、寺庙、楼塔、馆阁、衙署和牌坊等古建筑,但它们使用年数已久,结构残损严重,抗震能力严重不足。应用碳纤维布加固技术是加固修复木结构的一条有效途径,能取得优良的加固与外观效果。然而国内外还没有碳纤维布加固木结构的技术规程,导致木结构加固设计无据可依,抑制了该项技术的推广应用。 本文针对碳纤维布加固木结构技术,基于国内外在此方面的研究现状,主要开展了以下几个方面的研究工作: 1.通过10根矩形截面木梁的受弯试验,探讨了试件尺寸、碳纤维布粘贴方案等因素对加固效果的影响,研究了碳纤维布加固木梁的破坏特征,分析了受弯木构件的抗弯承载力、跨中截面上应变的分布规律以及CFRP对其抗弯刚度的影响。试验结果表明,采取碳纤维布加固木梁,其承载力得到大幅度的提高,变形性能得到显著的改善,加固前后截面应变均符合平截面假定。 2.通过24根圆形截面木柱的轴心受压试验,探讨了构件长细比、纵横向碳纤维布的设置方式等因素对加固效果的影响,研究了碳纤维布加固木柱的破坏特征,分析了轴心受压木构件的极限承载力、体积变形特性以及CFRP对其抗压刚度、抗侧刚度的影响。首次提出了沿轴心受压木构件的纵向粘贴碳纤维布,试验结果表明,纵向CFRP可以显著改善构件的抗侧性能,大幅度提高其极限承载力,显著改善其变形性能,取得了良好的加固效果。 3.基于现行木结构设计规范中的承载力计算公式,根据本文试验结果以及国外研究成果,本文建立了木材的非线性分析模型,推导了碳纤维布加固木结构构件的极限承载力计算公式,公式计算结果与试验数据吻合较好。最终提出了碳纤维布加固木结构的相应设计方法和建议,可供工程应用参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-14
  1．1 CFRP加固土木结构的概述  10-11
  1．2 木结构加固方法的研究现状  11-13
    1．2．1 传统木结构加固方法  11-12
    1．2．2 碳纤维加固木结构新方法  12-13
  1．3 本文的主要研究工作  13-14
第二章 材料性能与试件制作工艺研究  14-23
  2．1 试验材料性能  14-18
    2．1．1 木材的物理力学性能  14-15
    2．1．2 碳纤维布的性能  15-18
      2．1．2．1 CFRP材料的优点  16-17
      2．1．2．2 CFRP材料的缺点  17-18
    2．1．3 胶粘剂的性能  18
  2．2 试件制作工艺  18-21
    2．2．1 木材的加工工艺  18-19
    2．2．2 粘贴碳纤维布工艺  19-20
    2．2．3 影响试件性能的因素分析  20-21
  2．3 本章小结  21-23
第三章 碳纤维布加固木梁的受弯试验研究  23-34
  3．1 引言  23
  3．2 试验设计  23-25
    3．2．1 试件设计  23-25
    3．2．2 加载方案与量测方案  25
  3．3 试验结果及其分析  25-33
    3．3．1 试验现象及破坏特征  25-28
    3．3．2 荷载-应变关系  28-30
    3．3．3 荷载-挠度关系  30-32
    3．3．4 平截面应变  32-33
  3．4 本章小结  33-34
第四章 碳纤维布加固短木柱的轴心受压试验研究  34-45
  4．1 引言  34
  4．2 试验设计  34-35
    4．2．1 试件设计  34-35
    4．2．2 加载方案与量测方案  35
  4．3 试验结果及其分析  35-43
    4．3．1 试验现象及破坏特征  35-38
    4．3．2 荷载-应变关系  38-40
    4．3．3 荷载-位移关系  40-41
    4．3．4 等效应力-体积应变关系  41-43
  4．4 本章小结  43-45
第五章 碳纤维布加固长木柱的轴心受压试验研究  45-56
  5．1 引言  45
  5．2 试验设计  45-47
    5．2．1 试件设计  45-46
    5．2．2 加载方案与量测方案  46-47
  5．3 试验结果及其分析  47-55
    5．3．1 试验现象及破坏特征  47-50
    5．3．2 荷载-应变关系  50-52
    5．3．3 荷载-位移关系  52-53
    5．3．4 荷载-挠度关系  53-55
  5．4 本章小结  55-56
第六章 碳纤维布加固木结构构件的理论分析  56-71
  6．1 引言  56
  6．2 碳纤维布加固木梁的理论分析  56-63
    6．2．1 计算分析的基本假定  56-57
    6．2．2 未加固矩形截面木梁的抗弯承载力计算方法  57
    6．2．3 碳纤维布加固木梁的抗弯承载力计算方法  57-62
    6．2．4 计算值与试验值比较  62-63
  6．3 碳纤维布加固木柱的理论分析  63-69
    6．3．1 现有碳纤维布加固轴心受压构件的承载力计算方法  63-65
    6．3．2 对现有约束混凝土柱强度模型的分析  65-66
    6．3．3 碳纤维布加固木结构柱的轴心受压承载力计算方法  66-68
    6．3．4 计算值与试验值比较  68-69
  6．4 碳纤维布加固木结构的设计步骤与建议  69-70
    6．4．1 CFRP加固木梁的设计步骤  69
    6．4．2 CFRP加固木梁的设计建议  69
    6．4．3 CFRP加固木柱的设计建议  69-70
  6．5 本章小结  70-71
第七章 结语  71-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间发表文章及参与的科技活动  77-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 土、砖、石、竹、木结构 > 竹、木结构 > 木结构
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