CFRP論文：預應力橋梁加固張拉強度泊松效應尺寸效應

CFRP論文：預應力橋梁加固張拉強度泊松效應尺寸效應【提示】本文僅提供摘要、關鍵詞、篇名、目錄等題錄內(nèi)容。為中國學術資源庫知識代理，不涉版權(quán)。作者如有疑義，請聯(lián)系版權(quán)單位或?qū)W校。【摘要】預應力CFRP片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術的研究一直是國內(nèi)外土木、建筑及相關領域的前沿課題。作為一種主動加固技術，預應力CFRP片材加固技術在加固橋梁結(jié)構(gòu)方面有著廣闊的應用。本文為國家自然科學基金（51078370）下的一個子課題，對碳纖維板的張拉性能進行研究。碳纖維板作為預應力加固的一種新材料，顯然已經(jīng)與傳統(tǒng)的材料在很多方面都相差很大，因此對其張拉受力特性需要重新認識。碳纖維材料本身是一種線彈性材料，直到斷裂前仍然保持彈性，對碳纖維板，在外形上，長度遠大于寬度，其寬度遠大于其厚度，與傳統(tǒng)常見的預應力鋼材的棒狀完全不一樣，其張拉受力特性與棒狀也同樣差異很大。通過大量的CFRP板的張拉破壞試驗表明：CFRP板的斷裂總是從邊部纖維開始斷裂，然后纖維斷裂向中部擴展最終CFRP板完全斷裂。CFRP板的破壞不是瞬時發(fā)生的，而是有一個斷裂的過程。在可靠的錨固下，CFRP片材的張拉破壞開始斷裂的位置總是在錨具出口附近區(qū)域。CFRP板的張拉可以看作為正交異性板的平面應力問題，由圣維南原理可知：當CFRP板受軸向受拉時，其邊界附近區(qū)域的應力分布較為復雜。通過對CFRP板軸向受拉時邊界附近部位的應力分布的試驗研究和數(shù)值有限元分析表明：端部應力分布不均的現(xiàn)象顯著影響到CFRP板的實際張拉強度，通過對端部應力分布的分析，發(fā)現(xiàn)端部應力分布的不均勻程度和CFRP板的尺寸有關，CFRP板的尺寸效應明顯影響到CFRP板的張拉強度?；谟邢拊抡婕霸囼瀸崪y發(fā)現(xiàn)：因泊松效應產(chǎn)生寬度方向的受力不均，主要發(fā)生在錨具出口的一倍板寬內(nèi)，其對張拉強度的影響與板的寬度有關。應用本文的研究成果，對實際橋梁加固設計中的碳纖維板的極限強度進行合力的確定，確保工程加固的可靠、安全?！娟P鍵詞】CFRP；預應力；橋梁加固；張拉強度；泊松效應；尺寸效應；【篇名】預應力碳纖維板受拉性能及尺寸效應研究【目錄】預應力碳纖維板受拉性能及尺寸效應研究摘要3-4ABSTRACT4-5第一章緒論10-27 1.1引言10-11 1.2橋梁加固設計的特點和方法11-15 1.3FRP材料的特性[3]15-17 1.4粘貼CFRP材料加固橋梁結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀17-19 1.5預應力CFRP片材加固橋梁結(jié)構(gòu)技術的研究現(xiàn)狀19-26 1.5.1確定加固結(jié)構(gòu)所需的預加荷載20-22 1.5.2CFRP片材的預應力的施加方式及CFRP片材的錨固22-26 1.5.3CFRP片材的力學性能26 1.6本文的主要研究目的和內(nèi)容26-27第二章波形錨錨固CFRP片材的力學性能研究27-36 2.1概述27 2.2波形錨的錨固機理27-28 2.3波形錨錨固CFRP板的破壞試驗研究28-35 2.3.1試驗研究的目的28 2.3.2試驗的設計基本資料28-30 2.3.3CFRP片材應變測點的布置和避免板材偏心受拉的措施30-31 2.3.4試驗步驟及試驗加載過程及注意事項31-32 2.3.5試驗的結(jié)果和分析32-35 2.4本章小結(jié)35-36第三章CFRP片材的力學性能研究36-58 3.1概述36 3.2平面應力下單向排列CFRP板材的應力應變關系[3]36-38 3.3CFRP片材力學參數(shù)的分析及實驗測定38-42 3.3.1用材料力學的方法對CFRP片材力學參數(shù)的估計[3]38-42 3.3.2CFRP片材力學參數(shù)的實驗測定方法[3]42 3.4CFRP板材的破壞形式42-44 3.5預應力CFRP片材的強度分析44-50 3.5.1從微觀力學層面對CFRP材料的強度分析44-48 3.5.2從宏觀力學層面對CFRP材料的強度分析48-50 3.6幾種常見的正交異性材料宏觀強度準則[3]50-51 3.7泊松效應對CFRP片材張拉強度影響的理論分析51-57 3.7.1泊松效應及微觀層面無效長度的概念52 3.7.2泊松效應引起的端部應力分布不均的理論證明57 3.8本章小結(jié)57-58 第四章端部效應對CFRP片材張拉強度影響的試驗研究58-70 4.1概述58 4.2對端部效應研究的意義及試驗研究的目的58-59 4.3試驗的基本資料及試驗的設計59-63 4.3.1試驗設備及CFRP片材特性59-61 4.3.2影響試驗結(jié)果的關鍵因素及CFRP片材測點的布置61-62 4.3.3試驗步驟及試驗加載過程62-63 4.4試驗的結(jié)果和分析63-68 4.4.1泊松效應影響區(qū)域的范圍的確定63-64 4.4.2端部應變分布的不均勻程度的實驗結(jié)果分析64-68 4.4.3板的寬度對端部應力分布不均的影響68 4.5本章小結(jié)68-70第五章軸向張拉CFRP片材的端部應力分布的有限元分析70-80 5.1概述70 5.2有限元方法的發(fā)展及求解過程70-73 5.2.1有限元方法的產(chǎn)生和歷史70-71 5.2.2有限元方法的基本過程71-73 5.3有限元模型的建立73-75 5.3.1模型概述73-74 5.3.2單元的選擇及邊界簡化74-75 5.4泊松效應引起的端部應力分布不均的有限元分析75-78 5.5寬度對泊松效應的影響78-79 5.6本章小結(jié)79-80第六章影響CFRP板張拉強度的因素80-83 6.1概述80 6.2錨具系統(tǒng)工作效率對CFRP板張拉強度的影響80 6.3偏心誤差對CFRP板張拉強度的影響80-81 6.4不平行誤差對CFRP板張拉強度的影響81 6.5扭轉(zhuǎn)誤差對CFRP板張拉強度的影響81 6.6泊松效應對CFRP板張拉強度的影響82 6.7CFRP板的實際張拉強度82 6.8本章小結(jié)83 第七章預應力CFRP板加固橋梁結(jié)構(gòu)工程實例89 7.1龍嘴溝大橋概況及加固方案83-85 7.1.1橋梁病害概況83-84 7.1.2橋梁加固方案84-85 7.2預應力CFRP片材快速加固橋梁的施工步驟及注意事項85-87 7.3泊松效應對CFRP片材張拉強度強度的影響在實際工程中的應用8