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原文传递多层预应力CFRP板加固混凝土梁协同受力性能研究

论文题名：	多层预应力CFRP板加固混凝土梁协同受力性能研究
关键词：	预应力碳纤维板;钢筋混凝土T型梁;抗弯加固;受力性能;抗弯承载力;桥梁工程
摘要：	预应力CFRP板加固桥梁结构是近年来才发展的一项新型加固技术，该技术综合了普通粘贴碳纤维片材与预应力加固技术的优点，不仅能使CFRP的高强性能得到有效发挥，显著提高结构的承载能力，还可以提高结构刚度，改善混凝土梁的开裂性能，从而使结构满足在正常使用极限状态的设计要求。　　但是纵观以往关于预应力碳纤维板的研究成果，主要是以单层预应力碳纤维板加固为主。对于较大跨径的桥梁，或者梁底宽度较窄时，则单层布置预应力碳纤维板的数量有限，有可能就无法提供加固所需的预应力（或较大吨位的预拉力），为此本团队首次提出了多层碳纤维加固技术，既用波形锚对多层碳纤维板进行夹持，实现多层预应力碳纤维板的同时张拉、粘结、锚固，实现在有限的加固空间内布置较多的预应力碳纤维板，且能提供较大吨位的预拉力，满足结构加固的实际需要。　　目前，多层碳纤维板加固混凝土结构的研究还是空白领域，国内外尚无相关研究。多层碳纤维板在受力时各层碳纤维板之间是否存在滑移或错动？多层碳纤维板与被加固梁之间是否还能像单层碳纤维板一样与原梁共同协调工作？与混凝土相粘贴的多层碳纤维板是否会发生剥离？多层碳纤维板是否能达到预期的设计强度？抗弯加固的多层碳纤维板的受力计算是否遵从平截面假定？等等，关于这些问题目前国内外都没有相关研究，也无相关试验研究。　　从设计计算的角度看，抗弯加固的多层预应力碳纤维板，最需要解决的是多层碳纤维板能否与被加固梁协同受力，是否遵从平截面假定？如果二者保持协同受力、变形协调，那么才能建立基于平截面假定的受力模型，从而大大简化抗弯承载力的受力计算。因此有必要开展对多层预应力碳纤维板加固混凝土梁的协同受力进行试验研究，对其加固结构的受力性能进行探索。　　本论文共进行了3片钢筋混凝土T型梁的试验，其中一片作为对比梁对其不进行任何加固，另两片梁分别采用本团队自行研制的锚具进行三层、四层预应力碳纤维板进行加固，其中三层碳板对梁的预加力为350KN，四层碳板对梁施加的预加力为450KN。通过对本试验结果的分析，主要得到以下结论: 　　(1)成功对钢筋混凝土T型梁施加三层、四层预应力碳纤维板加固试验，极大地提高了结构的开裂荷载（最高745％）和屈服荷载（最高100％），本试验证明多层预应力碳纤维板加固技术是可行的、高效的。　　(2)在整个加载试验过程中，未观测到多层碳纤维板的各层之间的相对滑移或错动，即使在试验结束后，各层碳纤维板之间仍然保持良好的粘接，本实验可以证实相互粘接的多层碳纤维板可以形成一个共同受力的整体，不会在受力过程中发生分离或滑移。　　(3)在整个加载试验过程中，未观测到多层碳纤维板与混凝土之间的界面剥离现象;通过对梁底主钢筋应变发展与多层碳纤维板的测试数据对比分析，两者的应变发展基本相同。本试验基本证实了在具有可靠锚固的条件下，多层预应力碳纤维板能像原结构内的受力主筋一样工作，即与原结构很好的协同变形并受力，并基本满足平截面假定。　　以上成果是对多层预应力碳纤维板加固混凝土梁受力性能的初步探索，其理论价值和工程实用价值都比较高，对推动碳纤维材料在土木工程中应用的深度和广度具有重要意义。
作者：	陈波
专业：	土木工程；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：	2016
正文语种：	中文