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基于FRP材料的片材锚固系统研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2011年第8期39卷 40-42,48页

作者：金文成韩庆红付星燃万娟华中科技大学土木工程与力学学院湖北宜昌443100 华中科技大学控制结构湖北省重点实验室湖北武汉430074 宜昌市规划局夷陵分局湖北宜昌443100

在现有的纤维增强复合(FRP)材料片材的锚固技术基础上,开发出一套基于FRP材料的波形锚和相应的锚具系统.针对特定的FRP片材,设计并制作了典型的锚具样品,利用该系统在实验室进行张拉试验.试验结果表明:FRP片材破坏时,单层材料比双层的... 详细信息

在现有的纤维增强复合(FRP)材料片材的锚固技术基础上,开发出一套基于FRP材料的波形锚和相应的锚具系统.针对特定的FRP片材,设计并制作了典型的锚具样品,利用该系统在实验室进行张拉试验.试验结果表明:FRP片材破坏时,单层材料比双层的强度利用率高,FRP波形锚能正常工作,片材中的受力不均匀问题是影响和制约锚固体系的主要因素.针对实验中出现的受力不均匀问题,改进了张拉装置,且在FRP片材张拉前每隔一段距离进行涂胶固化,改进后的系统成功应用于加固工程中.

关键词：锚固系统纤维增强复合材料预应力张拉试验波形锚片材

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铰式锚张拉预应力碳纤维板的工艺研究

铰式锚张拉预应力碳纤维板的工艺研究

作者：周礼平重庆交通大学

学位级别：硕士

预应力碳纤维板加固技术是一种非常有前景的技术，也是当前加固技术研究的热点。目前，该技术仍然存在两个技术难题，其一是碳纤维板的夹持和锚固，其二是张拉工艺的实用性。波形齿夹具锚（以下简称波形锚）的发明解决了碳纤维板的夹持... 详细信息

预应力碳纤维板加固技术是一种非常有前景的技术，也是当前加固技术研究的热点。目前，该技术仍然存在两个技术难题，其一是碳纤维板的夹持和锚固，其二是张拉工艺的实用性。波形齿夹具锚（以下简称波形锚）的发明解决了碳纤维板的夹持和锚固的问题。但如何张拉碳纤维板使其强度得到充分发挥是急需解决的问题。以波形锚为基础设计了平端锚和铰式锚两种张拉工艺，并进行了大量的碳纤维板张拉试验，得到如下研究成果。平端锚和铰式锚是波形锚的两种形式。本文结合平端锚和铰式锚对预应力碳纤维板张拉工艺进行了以下理论分析和试验研究，试验研究得到了国家自然科学基金（51078370）的资助，主要内容和成果如下： ①从张拉受力的角度看，影响碳纤维板强度的因素可能是多种因素综合作用的结果。在对碳纤维板张拉过程中，造成碳纤维板不均匀受力主要有偏心误差、不平行误差、扭转误差，曲率等。 ②借鉴Sika公司预应力碳纤维板张拉工艺，本团队应用平端锚进行碳纤维板预应力张拉工艺试验研究。试验研究显示：没有严格工艺控制，平端锚张拉工艺不宜用于碳纤维板的预应力张拉。须对平端锚张拉工艺进行优化与改进。 ③为了尽可能让碳纤维板的受力中心线与几何中心线保持一致，在碳纤维板板两端锚夹具处设置了两个铰，该铰可以自由转动和滑动，使碳纤维板受力后自动寻找最佳受力点，保证碳纤维板的受力均匀，这就是铰式锚张拉工艺。继续对铰式锚张拉工艺进行试验研究，试验研究发现：铰式锚对于由于螺帽松动（参与受力螺杆长度变化）造成的碳纤维板偏心受拉有一定的调节作用，即当碳纤维板存在一定程度的初始安装误差进行张拉，铰式锚张拉工艺通过自身的调节作用，使得碳纤维板大致处于中心受拉。 ④在平端锚张拉工艺和铰式锚张拉工艺试验研究数据基础上，对两中张拉工艺进行了对比研究。主要是从传力过程、静载破坏形式、张拉强度对比、偏心受拉研究等方面进行对比分析。分析结果表明：铰式锚张拉工艺在以上几个方面都明显优于平端锚张拉工艺。将预应力碳纤维板的铰式锚张拉工艺应用于甘肃天定高速龙头嘴沟大桥加固工程。工程实践表明，铰式锚张拉碳纤维板的工艺简单、快速、方便，能够实现不中断交通的条件下的桥梁快速加固。

关键词：波形锚碳纤维板平端锚铰式锚偏心受拉

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两种碳纤维板锚夹具的锚固性能对比试验

两种碳纤维板锚夹具的锚固性能对比试验

中国公路学会桥梁和结构工程分会2015年全国桥梁学术会议

作者：陈海波贵州省交通科学研究院股份有限公司

随着预应力碳纤维板加固技术在桥梁加固中的应用越来越多,对碳纤维板锚夹具的性能要求也越来越高。作为碳纤维板的锚夹具,提供可靠的锚固能力是一个最基本的要求。夹片锚和波形锚是两种不同类型的碳纤维板锚具,其锚固原理完全不同,锚固... 详细信息

随着预应力碳纤维板加固技术在桥梁加固中的应用越来越多,对碳纤维板锚夹具的性能要求也越来越高。作为碳纤维板的锚夹具,提供可靠的锚固能力是一个最基本的要求。夹片锚和波形锚是两种不同类型的碳纤维板锚具,其锚固原理完全不同,锚固性能也有差异。为便于对两种锚夹具的锚固原理、锚固性能的认识,本文截取了相同规格的碳纤维板进行两种锚夹具的锚固性能初步试验。锚夹具—碳纤维板组装件的静力破断试验结果表明,碳纤维板在波形锚中的滑移量相对较少,碳纤维板的破断形式较完全,波形锚—碳纤维板组装件的极限拉力较高。

关键词：波形锚夹片锚碳纤维板极限荷载

来源： cnki会议评论

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两种碳纤维板锚夹具的锚固性能对比试验

两种碳纤维板锚夹具的锚固性能对比试验

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土T形梁的试验研究

第九届全国建设工程FRP应用学术交流会

作者：陈海波卓静都洋东李鹏阁宦洪闯吕振威韩志强重庆交通大学招商局重庆交通科研设计研究院有限公司

随着预应力碳纤维板加固技术在桥梁加固中的应用越来越多,对碳纤维板锚夹具的性能要求也越来越高。作为碳纤维板的锚夹具,提供可靠的锚固能力是一个最基本的要求。夹片锚和波形锚是碳纤维板的两种不同类型的锚具,其锚固原理完全不同,锚... 详细信息

随着预应力碳纤维板加固技术在桥梁加固中的应用越来越多,对碳纤维板锚夹具的性能要求也越来越高。作为碳纤维板的锚夹具,提供可靠的锚固能力是一个最基本的要求。夹片锚和波形锚是碳纤维板的两种不同类型的锚具,其锚固原理完全不同,锚固性能也有差异。为便于对两种锚夹具的锚固原理、锚固性能的认识,本文截取了相同规格的碳纤维板进行两种锚夹具的锚固性能初步试验。锚夹具-碳纤维板组装件的静力破断试验结果表明,碳纤维板在波形锚中的滑移量相对较少,碳纤维板的破断形式较完全,波形锚-碳纤维板组装件的极限拉力较高。

关键词：波形锚夹片锚碳纤维板极限荷载

来源： cnki会议评论

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建筑结构 2013年第S1期43卷 1420-1424页

作者：卓静杨宏重庆交通科研设计院重庆400067 重庆纽劲建筑科技有限公司重庆442400 重庆市政设施管理局重庆442400

在体外预应力加固技术中,用高性能的碳纤维板代替传统预应力钢绞线(或预应力钢材)是可行的、有益的,因此预应力碳纤维板加固技术是很有应用前景的一种加固技术。为了适应桥梁加固对大吨位预应力加固的需要,研制了能一次夹持双层碳纤维... 详细信息

在体外预应力加固技术中,用高性能的碳纤维板代替传统预应力钢绞线(或预应力钢材)是可行的、有益的,因此预应力碳纤维板加固技术是很有应用前景的一种加固技术。为了适应桥梁加固对大吨位预应力加固的需要,研制了能一次夹持双层碳纤维板的波形锚BXM502D,通过锚固组装件的静力破断试验,验证了该型号波形锚的锚固能力能达到600kN以上。将波形锚BXM502D用于大比例T形梁进行双层预应力碳纤维板的加固试验,双层碳纤维板的预拉力达到300kN;试验结果表明双层预应力碳纤维板能与被加固的混凝土梁共同工作,非常显著地提高了原结构的开裂、屈服荷载,也大幅提高了原结构的极限承载力。

关键词：预应力碳纤维板波形锚铰式锚桥梁加固

分段部分粘结预应力碳纤维板加固混凝土梁的试验研究

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分段部分粘结预应力碳纤维板加固混凝土梁的试验研究

作者：李鹏阁重庆交通大学

学位级别：硕士

碳纤维复合材料具有轻质高强、耐酸碱腐蚀、耐久性好等特点,在建筑结构、桥梁结构的加固与修复工程中获得了越来越广泛的推广。近年来,众多的高校和科研单位对预应力碳纤维加固技术的探讨与研究也越来越多,成为当前国内外加固领域的热... 详细信息

碳纤维复合材料具有轻质高强、耐酸碱腐蚀、耐久性好等特点,在建筑结构、桥梁结构的加固与修复工程中获得了越来越广泛的推广。近年来,众多的高校和科研单位对预应力碳纤维加固技术的探讨与研究也越来越多,成为当前国内外加固领域的热点。预应力碳纤维板加固的效果依赖两方面,一方面依靠可靠的端部锚固,另一方面,依赖碳纤维板与被加固结构的良好粘结。然而在工程实践中,由于粘结面未能处理好(如碳化层未清理干净等),或者由于粘结胶的耐久性不足,粘结能力退化甚至丧失,等等各种原因,造成预应力碳纤维板有可能存在局部或全部无粘结的情况。对于全部无粘结的情况,工程人员完全可以按照无粘结预应力体系那样进行评估。但对于局部无粘结的情况,可能情况要复杂得多,而这方面的研究目前尚属空白。为此,本研究团队通过对碳纤维板局部涂抹碳板胶,形成了分段部分无粘结预应力碳纤维板加固体系,在有可靠锚固措施的情况下,进行加固混凝土受弯构件的试验研究,得到如下主要结论:①在跨中纯弯区有粘结、剪弯区无粘结的情况下,加固梁最终的破坏形态为剪跨段裂缝过宽,剪跨段的抗弯承载力不足(梁顶混凝土有压溃的趋势)。这一现象表明在弯矩较小的区域无粘结(弯矩较大的区域有粘结),梁的最终破坏区域完全可能发生改变。该现象也从一定程度上说明,由于无粘结的原因,碳纤维板不能充分参与结构的抗弯,其加固效果将显著降低。②在跨中纯弯区无粘结、剪弯区有粘结的情况下,加固梁最终的破坏形态为梁顶混凝土压溃,无粘结区的碳纤维板与梁内的有粘结钢筋应变发展不同步,裂缝发展也不同全粘结的加固梁,表明碳纤维板无粘结的部分不能与原结构共同协调受力。③数据分析表明,无粘结区的碳纤维板与梁内的有粘结钢筋应变发展不同步,裂缝发展也不同全粘结的加固梁,表明碳纤维板无粘结的部分不能与原结构共同协调受力,无粘结区段的预应力碳纤维板的受力与无粘结预应力体系的受力行为有一定程度的相似。以上研究成果进一步证明了良好的粘结界面处理有助于提高预应力碳纤维板加固技术的加固效果,这一点具有很好的工程实用价值。

关键词：波形锚预应力加固三层碳纤维板部分有粘结协同性

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预应力碳纤维板—混凝土界面粘结性能研究

预应力碳纤维板—混凝土界面粘结性能研究

作者：李龙重庆交通大学

学位级别：硕士

预应力碳纤维板加固技术融合了粘贴加固技术与预应力加固技术的优点,因而在结构加固中成为研究的前沿和热点。预应力碳纤维板加固结构能否有效,取决于两方面。其一是预应力的有效施加并保持,对于碳纤维板端部没有设置可靠锚具的预应力... 详细信息

预应力碳纤维板加固技术融合了粘贴加固技术与预应力加固技术的优点,因而在结构加固中成为研究的前沿和热点。预应力碳纤维板加固结构能否有效,取决于两方面。其一是预应力的有效施加并保持,对于碳纤维板端部没有设置可靠锚具的预应力碳纤维板加固技术而言,可能存在较大的问题;而对于端部有可靠锚具的,相对而言,有效预应力可以得到较好的保持;其次是碳纤维板与被加固结构的粘接,应该尽量避免出现剥离破坏。对于有端锚的预应力碳纤维板,其与混凝土的粘接应力分布机理与无端锚的有较大区别,如端部是否可以避免?因弯曲裂缝或剪切裂缝引起的碳纤维板中部剥离是怎样形成并发展的?因此有必要针对这些新的问题进行研究。本文设计了加固试验,探索了有端锚的预应力碳纤维板与混凝土梁的粘接剪切应力分布规律及变化规律,得到了如下成果:(1)整个加载试验过程中,没有发现碳纤维板存在端部剥离现象(包括双层预应力碳纤维板),说明可靠的端部锚固能够完全克服端部剥离破坏。(2)试验测试表明,因碳纤维板的端部设置了可靠的锚固(波形锚良好的锚固能力以及锚固座的可靠传力),在碳纤维板的端部(靠近锚固端),尽管碳纤维板中的拉力不断增加,但碳纤维板与混凝土的粘接剪切应力始终处于比较低的状态。此试验结果证实了可靠的端部锚固可以降低端部的剪切剥离应力,并能够解释端锚可以避免端部剥离破坏。(3)通过对碳纤维板中部与混凝土界面的粘结与剥离现象进行了试验测试与分析,探讨了CFRP-混凝土界面的粘结机理与剥离破坏机理,剥离破坏形式。并建立了预应力碳纤维板有粘结加固T梁的有限元模型,对比试验数据,对界面剪切应力的分布与变化规律进行了研究。由于裂缝的影响以及界面处理程度的不均匀,实际的粘接剪切应力较为复杂,与模型存在一定偏差。(4)通过试验和理论分析,给出了有端锚的预应力碳纤维板的粘接剪切应力分析模型。

关键词：预应力碳纤维板粘结应力剥离破坏波形锚加固

双层预应力碳纤维板加固混凝土梁的受力性能研究

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双层预应力碳纤维板加固混凝土梁的受力性能研究

作者：肖毅重庆交通大学

学位级别：硕士

利用预应力碳纤维材料对梁进行加固能充分发挥纤维材料的高强特性，提高梁的抗弯刚度、开裂、屈服荷载和极限承载力，提高构件的疲劳寿命等优点。近年来，关于预应力碳纤维板加固技术的研究越来越多，成为加固技术领域的研究热点和前沿... 详细信息

利用预应力碳纤维材料对梁进行加固能充分发挥纤维材料的高强特性，提高梁的抗弯刚度、开裂、屈服荷载和极限承载力，提高构件的疲劳寿命等优点。近年来，关于预应力碳纤维板加固技术的研究越来越多，成为加固技术领域的研究热点和前沿。截至目前，国内外研究大多采用张拉单层碳纤维板进行加固试验和研究，但对于大跨径桥梁结构且梁底空间较少的结构（如大跨径T梁），若采用单层预应力碳纤维板，狭窄空间上容许布置的碳纤维板数量少，因而能施加的预应力值小，加固效果不明显，达不到设计要求，此时，如果能利用双层或多层碳纤维板进行加固，在同样的加固条件下，其加固量更大，能施加的预应力更高，更容易满足工程实际需要。鉴于国内外尚无研究双层或多层预应力碳纤维板加固的先例，本文在这方面进行了试验探索。采用铰式波形锚张拉和锚固预应力碳纤维板，试验设计了三片7.2米钢筋混凝土试验T梁进行了试验，重点研究了双层预应力碳纤维板加固混凝土T梁的受力性能，得到了以下成果：①以三片同批制作钢筋混凝土简支梁为试验对象，选其一作为对比梁，对第二片采用单层预应力碳纤维板加固，施加张拉控制应力2000MPa;第三片采用双层预应力碳纤维板加固，施加张拉控制应力1500MPa。观察3根试验梁的受力特性、破坏形态、承载能力、裂缝开展以及试验梁与碳纤维板的受力协同性等试验现象，检验铰式波形锚锚具的锚固性能和预应力碳纤维板加固施工工艺的实用性。②在实验室环境条件下，分别对单层碳纤维板施加2000MPa张拉控制应力，对双层碳纤维板施加1500MPa张拉控制应力。观测粘贴体系下碳纤维板的预应力损失，并分析其影响因素。通过试验数据分析可知，采用铰式锚预应力张拉工艺，碳纤维板预应力的损失较低。③对三片试验梁在简支条件下进行静力荷载试验。试验结果表明：由于双层碳纤维板能施加的预拉力值更高，可显著提高构件承载能力，提高构件刚度，减小构件在使用阶段内的变形，充分发挥碳纤维板的纵向拉伸强度，碳纤维板与受拉钢筋有相近的工作性能，能共同承担使用阶段的外加荷载。④利用波形锚具夹持和锚固双层碳纤维板，能保证双层碳纤维板在预应力张拉过程和静载试验中受力一致。在同样的锚固措施下，其所能施加的预应力水平越高，适用性越强;且在同样的预应力水平下，双层碳纤维板的安全储备越高。以上试验研究表明，双层预应力碳纤维板较好地参与了T梁受力，加固效果比单层显著。这一成果对T梁桥和大跨径桥梁的加固具有非常重要的实用价值。

关键词：波形锚预应力加固双层碳纤维板

高预应力CFRP板加固T梁的试验与理论研究

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高预应力CFRP板加固T梁的试验与理论研究

作者：张问坪重庆交通大学

学位级别：硕士

桥梁作为联系我国各地区经济发展的纽带，在公路交通中起着举足轻重的作用。随着旧桥的老化，交通流量的增大，越来越多的桥梁亟需进行维修与加固。与其他加固技术相比，预应力碳纤维板加固技术有其自身的优势，迫切需求研究人员完善预... 详细信息

桥梁作为联系我国各地区经济发展的纽带，在公路交通中起着举足轻重的作用。随着旧桥的老化，交通流量的增大，越来越多的桥梁亟需进行维修与加固。与其他加固技术相比，预应力碳纤维板加固技术有其自身的优势，迫切需求研究人员完善预应力碳纤维板桥梁加固技术的试验与理论。但现在很多预应力碳纤维板加固技术的实验研究中还存在许多问题，比如碳板的可靠锚固问题、碳板张拉控制应力取值问题。在很多试验研究中，由于对碳板没有采用可靠的端部锚固措施，张拉控制应力的取值普遍偏低，不利于碳板这种高强材料得到充分的利用，这给预应力碳纤维板加固技术的研究与推广带来了很大的瓶颈。针对国内外碳板张拉控制应力偏低的问题，试验研究了碳纤维板在较高张拉控制应力水平下加固混凝土梁的力学性能。本文设计了3片T梁试验构件，其中1片为对比构件，另外2片分别为单层预应力碳纤维板加固T梁构件（2000MPa）与双层预应力碳纤维板加固T梁构件(1500MPa)。对预应力碳纤维板加固T梁的受力性能与设计理论进行了研究，主要进行了以下几方面的研究工作：（1）通过对高预应力碳纤维板加固钢筋混凝土T梁进行静载试验研究，研究了加固梁的受力特性、破坏形态、承载能力以及裂缝发展等性能，通过试验分析了预应力碳纤维板加固技术对混凝土梁构件的开裂荷载、抗弯刚度、构件挠度和裂缝宽度、屈服荷载、极限荷载、变形性能及延性的影响，考察了碳纤维板的强度利用率;（2）通过试验对碳纤维板加固技术在高预应力作用下的平截面假定进行了测试和研究。（3）在试验的基础上，对较高张拉控制应力的碳纤维板加固混凝土梁的受力性能和破坏模式进行了理论分析，通过理论分析表明：以传统的平截面假定为基础的力学模型，可以较好的预测经过预应力碳纤维板加固的受弯构件的工作性能;同时根据假定条件，推导了构件正常使用阶段的消压弯矩、开裂弯矩的公式，并且针对3种破坏模式一一推导构件在各种破坏模式下，钢筋屈服弯矩以及构件极限承载力的公式。（4）运用前文推导的开裂弯矩、钢筋屈服弯矩以及极限承载力设计计算公式，计算了本文的2片加固构件以及长沙理工大学进行的1片加固构件，并将计算值与试验值进行了对比。

关键词：波形锚高预应力碳纤维板 T梁加固试验理论研究