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预应力碳纤维板受拉性能及尺寸效应研究
| 论文题名： | 预应力碳纤维板受拉性能及尺寸效应研究 |
| 关键词： | 桥梁加固;预应力碳纤维板;张拉强度;泊松效应;尺寸效应 |
| 摘要： | 预应力CFRP片材加固混凝土结构技术的研究一直是国内外土木、建筑及相关领域的前沿课题。作为一种主动加固技术,预应力CFRP片材加固技术在加固桥梁结构方面有着广阔的应用。本文为国家自然科学基金(51078370)下的一个子课题,对碳纤维板的张拉性能进行研究。碳纤维板作为预应力加固的一种新材料,显然已经与传统的材料在很多方面都相差很大,因此对其张拉受力特性需要重新认识。碳纤维材料本身是一种线弹性材料,直到断裂前仍然保持弹性,对碳纤维板,在外形上,长度远大于宽度,其宽度远大于其厚度,与传统常见的预应力钢材的棒状完全不一样,其张拉受力特性与棒状也同样差异很大。 通过大量的CFRP板的张拉破坏试验表明:CFRP板的断裂总是从边部纤维开始断裂,然后纤维断裂向中部扩展最终CFRP板完全断裂。CFRP板的破坏不是瞬时发生的,而是有一个断裂的过程。在可靠的锚固下,CFRP片材的张拉破坏开始断裂的位置总是在锚具出口附近区域。CFRP板的张拉可以看作为正交异性板的平面应力问题,由圣维南原理可知:当CFRP板受轴向受拉时,其边界附近区域的应力分布较为复杂。通过对CFRP板轴向受拉时边界附近部位的应力分布的试验研究和数值有限元分析表明:端部应力分布不均的现象显著影响到CFRP板的实际张拉强度,通过对端部应力分布的分析,发现端部应力分布的不均匀程度和CFRP板的尺寸有关,CFRP板的尺寸效应明显影响到CFRP板的张拉强度。基于有限元仿真及试验实测发现:因泊松效应产生宽度方向的受力不均,主要发生在锚具出口的一倍板宽内,其对张拉强度的影响与板的宽度有关。 应用本文的研究成果,对实际桥梁加固设计中的碳纤维板的极限强度进行合力的确定,确保工程加固的可靠、安全。 |
| 作者： | 张涛 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 卓静 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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