有粘结预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯疲劳性能研究

摘要

近些年来，碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic，以下简称CFRP）因自身轻质、高强、耐久性好、耐腐蚀等优良力学特性在混凝土结构加固工程中得到广泛应用。预应力CFRP材料加固技术可有效提高CFRP材料的强度利用率，改善结构的受力性能，延缓出现剥离破坏，因此，在加固工程中有广阔的发展前景。目前国内外学者对预应力CFRP材料加固混凝土结构的静力性能进行了大量的试验研究与理论分析，而对此类构件的疲劳性能知之甚少，而疲劳破坏是桥梁、吊车梁等结构的主要破坏类型之一，因此对预应力CFRP材料加固构件进行疲劳试验研究与理论分析是非常有必要的。 通过对两组每组3根加固试件分别进行疲劳加载与静载试验，探讨锚固方式、预应力水平对有粘结预应力CFRP板加固试件疲劳性能的影响，分析裂缝破坏形态、平截面假定验证、材料应变、挠度等内容。结果表明：有粘结预应力CFRP板加固混凝土梁的疲劳性能满足正常使用要求；提高预应力水平，构件的抗裂性能随之提高，可有效限制裂缝的发展，有效减缓构件的疲劳刚度退化，提高构件的抗变形能力；但随着预应力水平的提高，加固构件的延性会出现一定程度的下降，因此在加固构件设计时应特别注意；在锚固张拉设备工作性能良好的前提下，锚固方式对加固构件的疲劳性能有较小影响。 在试验研究的基础上，对钢筋、混凝土、CFRP板的疲劳性能进行详细介绍，提出加固构件的正截面疲劳设计方法，并利用试验数据验证现有疲劳挠度计算公式的可靠性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 纤维材料加固研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 预应力纤维材料加固研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.3.3预应力CFRP板加固的优缺点

1.4 锚具研究现状

1.5 以往工作的不足

1.6 研究目的与主要研究内容

1.6.1 研究目的

1.6.2 主要研究内容

第二章 试验方案

2.1 试件设计

2.1.1 试件设计

2.1.2 试件参数设计

2.2 材料性能

2.2.1 混凝土性能

2.2.2 钢筋性能

2.2.3 CFRP板及胶结剂性能

2.3 试验加载及量测方案

2.3.1 加载方案

2.3.2 量测方案

2.3.3 量测设备

2.4 CFRP板张拉锚固设备

2.4.1 锚固设备

2.4.2 张拉设备

2.5 CFRP板张拉施工工艺

2.5.1 施工工艺

2.5.2 施工要点与注意事项

第三章 有粘结预应力CFRP板加固混凝土梁预应力损失研究

3.1 预应力损失研究现状

3.2 预应力损失分析

3.3 试验结果与计算结果对比分析

3.4 本章小结

第四章 疲劳试验结果及分析

4.1 疲劳试验现象与结果

4.1.1 试件FPB1

4.1.2 试件FPB2

4.1.3 试件FPB3

4.2 疲劳试验结果分析

4.2.1 混凝土应变分析

4.2.2 钢筋应变分析

4.2.3 CFRP板应变分析

4.2.4 钢筋与CFRP板协同受力分析

4.2.5 变形性能分析

4.3 试件剩余承载力分析

4.4 本章小结

第五章 有粘结预应力CFRP板加固混凝土梁疲劳性能理论分析

5.1 材料疲劳理论概述

5.1.1 钢筋的疲劳性能

5.1.2 混凝土的疲劳性能

5.1.3 CFRP板的疲劳性能

5.2 钢筋应力幅计算

5.3 疲劳挠度理论分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢