预应力碳纤维筋混凝土结构锚固方法及试验技术

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1、预应力碳纤维筋混凝土结构锚固方法及试验技术预应力碳纤维筋混凝土结构锚固方法及试验技术徐新生王铁成(天津大学天津300072)魏晓东(山东省建筑设计研究院济南250022)摘要:碳纤维片,板材在结构工程中应用技术研究正引起我国土木工程界的普遍关注,并开始在加固工程中应用.以CFRP筋替代钢筋作为混凝土结构加强材方面研究较少,国内尚无应用实例.结合近年来研究体会,以日本爱知县南设乐郡郊区俱乐部内飞翔桥为例,探讨预应力碳纤维筋混凝土结构锚固方法及试验技术.关键词:CFRP筋CFCC碳纤维CFRP筋混凝土试验技术ANCHORAGEMETHODANDTESTT

2、ECHNIQUEOFCONCRETESTRUCTUREWITHPRESTRESSEDCFRPXuXinshengWangTiecheng(TianjinUniversityTianjin300072)WeiXiaodong(ShandongArchitectureDesignInstituteJinan250022)Abstract:Theresearchontheapplicationofcarbonfibersheetstostructuralprojectsiscausingtheconcemofthecivilengineeringcircl

3、esinChina.Thismaterialisstartedtobeusedforstrengthenings.ThestudyonusingCFRPasthereinforcementsforconcretestructuresisveryfewandthereisnocasehistoryofitsuseathome.TheanchoragemethodandtesttechniqueofconcretestructureswithprestressedCFRPareexploredbycombiningrecentexperienceinre

4、searchesandtakingtheflightbridgeforaclubinJapanforexample.Keywords:CFRPcarbonfibercompositecablecarbonfiberCFRPconcretetesttechnique0前言以碳纤维筋替代钢筋作为混凝土结构新的加强材料研究在国外已有20多年的历史,并在桥梁,建筑,海工等工程中得到广泛的应用.我国开展该方面研究较晚,但已受到土木工程界的高度重视,近年来发展迅速.2002年7月在昆明召开了第二届中国纤维增强塑料(FRP)混凝土结构学术会议,会议上把FRP筋预应

5、力混凝土结构作为今后重点发展方向之一.相应设计与施工规范也在制订之中.作为一种新型建材,如何保证工程应用的可靠性是极其重要的,在成熟的设计及施工规范颁布之前,必须通过试验解决工程中可能遇到的诸多问题,为设计施工提供可靠的力学性能和结构性能指标.本文结合近年的研究体会,以日本爱知县南设乐郡郊区俱乐部内飞翔桥为例,探讨预应力CFRP筋混凝土结构锚固方法及试验技术.1工程概况飞翔桥全长111m,净跨75m,宽度3.6m,是一座采用CFRP筋(CarbonFiberReinforcedPlastics)作为张拉材料的预应力混凝土桥,施工方法采用悬臂法架设,1

6、992年6月动工,IndustrialConstructionVo1.35,No.9,20051993年3月建成,构造如图1所示.预应力筋采用6根12.5mm的CFCC(CarbonFiberCompositeCable,有单股,7股,l9股,37股成品绳,其中最常用的是直径为12.5mm的1×7柬CFCC)组合而成,全桥共108根,按配筋位置分为外筋和内筋,外筋主要承担活荷载,内筋主要承担施工荷载和静荷载.设计及施工详细情况在文献[1]中另有介绍,本文仅论述工程中的试验问题.2锚定系统开发及试验与钢筋相比,CFRP筋具有强度高,弹性模量小的特点,为

7、充分发挥CFRP筋的高强作用,CFRP筋混凝土通常采用预应力结构形式.因此,开发高强,可靠,耐久的锚定系统是CFRP筋应用的一项技术要点,该工程针对内,外筋不同结构特点.开发了相应锚定系统.2.1内筋用锚定系统CFRP筋承受横向压力能力较弱,通过楔体直接锚定第一作者:徐新生男1963年3月出生济南大学教授收稿日期:2004—11—17工业建筑2005年第35卷第9期101侧面1一内筋6-l2.5;2一外筋6-l2.5图1飞翔桥构造CFRP筋是十分困难的,因此,在该桥中内筋采用了6根多头式压铸合金锚定方式.这种方式是把特殊合金通过压铸方式与CFRP筋端

8、头融为一体,装入钢管,然后用楔体锚定而成.图2为内筋锚定系统.1一环形螺母;2一锚头;3一楔;4一十22压铸