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建筑结构学报 2016年第6期37卷 183-189页

作者：袁建力陈良张鹏扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225009

根据古砖塔竖向开裂的震害特征,提出了预应力碳纤维板围箍加固工艺,研制了相应的张拉锚固装置。通过六边形古砖塔缩尺模型的围箍加固试验,研究了碳纤维板、砌体在围箍力作用下的应变随时间的变化规律。研究结果表明:张拉碳纤维板可对塔... 详细信息

根据古砖塔竖向开裂的震害特征,提出了预应力碳纤维板围箍加固工艺,研制了相应的张拉锚固装置。通过六边形古砖塔缩尺模型的围箍加固试验,研究了碳纤维板、砌体在围箍力作用下的应变随时间的变化规律。研究结果表明:张拉碳纤维板可对塔身产生有效的环向约束,碳纤维板的张拉应变和砌体的压应变与预应力度基本成正比;采用超张拉工艺可以降低碳纤维板与砌体之间摩擦阻力的影响,改善应变分布的不均匀状况;在长期保持预应力的状态下,碳纤维板和砌体的应变在14 d后趋于稳定,变化趋势符合对数分布规律。

关键词：古砖塔预应力碳纤维板围箍约束长期荷载试验应变分布

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预应力碳纤维板围箍加固古砖塔的力学性能研究

预应力碳纤维板围箍加固古砖塔的力学性能研究

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作者：陈良扬州大学

学位级别：硕士

对现存的古塔进行抗震修复和抗震加固,是我国今后一段时期古建筑保护的重要工作。而在加固修缮古塔时引入碳纤维板材料,则属于典型古塔的文物保护与新材料推广应用的结合,是建筑遗产保护的发展方向。与钢板、碳纤维布相比,碳纤维板在古... 详细信息

对现存的古塔进行抗震修复和抗震加固,是我国今后一段时期古建筑保护的重要工作。而在加固修缮古塔时引入碳纤维板材料,则属于典型古塔的文物保护与新材料推广应用的结合,是建筑遗产保护的发展方向。与钢板、碳纤维布相比,碳纤维板在古砖塔的修复加固工程中有着潜在的应用前景。本文针对古砖塔沿竖向开裂的震害特征和增强结构整体性的要求,提出了预应力碳纤维板围箍加固的工艺方法,采用自主研制的张拉锚固装置进行了六边形古砖塔缩尺模型的围箍加固试验研究,考察了张拉锚固装置和碳纤维板在不同预应力比下的工作性能、预应力沿碳纤维板和砌体中的分布规律,并重点探讨了碳纤维板在张紧状态下工作应力随时间的变化规律。另外为使围箍力更加均匀,提出了微曲张拉碳纤维板的新工艺,并利用模型试验和有限元模拟的方法验证了加设微曲垫板的合理性和必要性。具体工作包含以下内容：（1）完成两项专利研究：①结合预应力碳纤维板围箍工艺的模型试验和实际工程要求,研制了预应力碳纤维板张拉锚固的一体化装置。该装置能有效地锚固碳纤维板,能完成碳纤维板的有效张拉,并在古塔上形成预应力围箍体系：②提出微曲张拉碳纤维板加固钢筋混凝土梁的方法,并将此改良方案利用于古砖塔模型试验,文章介绍了微曲混凝土垫板的设计方案,以及微曲张拉碳纤维板加固砌体的工艺实施方法。（2）进行短期张拉试验研究：包括一端张拉围箍加固古砖塔的模型试验研究,和加设微曲垫板的两端张拉围箍加固的模型试验研究（其中微曲垫板分大小两组矢跨比）,并将设计的张拉锚固一体化装置应用于模型试验。分别完成了10%、30%、50%预应力比下的碳纤维板张拉围箍和超张拉试验,考察了张拉锚固装置和碳纤维板在不同预应力比下的工作性能,检验了超张拉对克服摩擦的作用,并分析了预应力沿碳纤维板和砌体中的分布规律。同时对比分析了两种张拉方式的优缺点和作用,验证了微曲垫板对改善应力不均的作用和不同大小矢跨比垫板对改善局部应力的效果。（3）进行长期张拉试验研究：在完成50%预应力比施加后,维持该预应力比进行长期持荷试验,分别对一端张拉不加设垫板、两端张拉小矢跨比垫板、两端张拉大矢高垫板三组试验碳纤维板和砌体上的应变变化进行跟踪采集,直至应变仪数据基本稳定后结束。探讨碳纤维板在张紧状态下工作应力随时间的变化规律、砌体受压应力随时间的变化规律,并对比三组试验在长期荷载下的差异情况。（4）利用ANSYS分别进行了一端张拉围箍和两端张拉加设垫板围箍的模拟,验证了模型试验的可靠性和准确性,并对实际围箍加固进行指导。其中对砌体和碳纤维板的划分方法及砌体和碳纤维板之间摩擦单元设置进行了探索,可对类似围箍加固模拟提供一定的借鉴作用。本文进行的短期张拉研究和长期张拉研究,通过三组试验的归纳和对比,系统地研究了应变沿碳纤维板和砌体中的分布规律和应变随时间的变化规律,可对类似的碳纤维板加固研究提供理论和实践上的参考;而研制的预应力碳纤维板张拉锚固的一体化装置和同时提出的微曲垫板的施工工艺和加固方法,两者无论加固砌体结构古建筑还是现代混凝土梁桥等受弯构件都具有很强的适用能力,因此在面广量大的加固工程领域将有着广阔的应用前景。

关键词：古砖塔预应力碳纤维板围箍约束曲线张拉应变分布长期荷载试验

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