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无粘结预应力碳纤维布加固钢梁理论与试验研究

作　者: 童晨财
导　师: 周朝阳
学　校: 中南大学
专　业: 土木工程
关键词: 碳纤维布无粘结预应力加固钢梁抗弯承载力挠度预应力损失
分类号: TU746.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

预应力碳纤维布加固技术相对于传统的碳纤维布加固技术而言,有着一系列的优点。但是有粘结预应力碳纤维布加固技术存在易受力剥离、易受热软化、怕老化脱胶和需耗时静养等显著缺陷。鉴于此,本文将对无粘结预应力碳纤维布加固钢梁进行相关的理论研究。并采用本项目组发明的“柔性片状材料平行杆式锚固装置及方法”和“利用平行多杆对纤维片材施加预应力的方法”等专利技术,对相应的无粘结预应力碳纤维布加固钢梁进行了预应力损失试验研究。主要成果如下：1、分别基于结构变形协调与能量法推导了预应力碳纤维布的应力增量计算公式。由公式分析得出：钢梁在弹性工作阶段,预应力增量与外荷载呈线性关系；预应力增量与跨中挠度成正比。通过有限元的计算,验证了上述两点。2、通过有限元分析可知,无粘结预应力碳纤维布加固钢梁,均对钢梁的屈服荷载与极限荷载有所提高,其提高幅度随着预应力的增大而增大。3、基于组合梁理论和塑性设计理论,提出了荷载作用下钢梁屈服前后抗弯承载力公式。理论计算结果与有限元结果进行了对比,两者吻合良好。4、基于挠度曲线的近似微分方程、虚功原理及势能驻值原理来求解钢梁跨中反拱值。通过实例计算,得出该三种方法与试验结果较接近,充分验证了近似微分方程法、虚功原理法及势能驻值原理法的准确性。5、根据荷载作用下无粘结预应力碳纤维布加固钢梁的挠度变化特点,分别提出了钢梁屈服前后相应的跨中挠度计算公式,通过实例计算与有限元结果对比表明,吻合较好。6、对碳纤维布在张拉锚固后的预应力损失进行了测试和初步分析。把预应力损失分为以下几类：张拉过程中装置变形造成的损失、碳纤维布应力松弛造成的损失、温度变化引起的损失、荷载长期作用下螺栓与钢梁相互作用变形引起的损失以及预应力碳纤维布内力增量引起的钢梁弹性压缩的损失。并提出了预应力施加阶段与使用阶段有效预应力的计算公式及部分预应力损失的取值。

无粘结预应力碳纤维布加固钢梁理论与试验研究

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