混凝土结构中预应力afrp片材加固技术研究

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1、北京工业大学博士后学位论文混凝土结构中预应力AFRP片材加固技术研究姓名：张建伟申请学位级别：博士后专业：土木工程指导教师：杜修力;邓宗才20060701摘要-III■■—■■—■■■—量■■●置—●■■●■■■■—■■●●——量■■—■■●■——●●—■————■■■●—■■■

2、量—■■■■■●—_近年来，外贴纤维片材的加固方法由于耐腐蚀、施工方便快捷、自重小、不占用使用空间等优点而成为一项新兴加固技术。当使用非预应力纤维片材加固钢筋混凝土受弯构件时，钢筋完全发挥强度时纤维片材发挥出不到20％的强度，难以抑制结构的变形与裂缝的发展，对提高被加固构件的开裂荷载及屈服荷载作用不是十分明显，

3、对受弯构件在使用阶段的性能改善有限。为了更加充分而合理地利用纤维片材高强度的特点，取得更好的加固效果，本文较系统地研究了带永久锚具的预应力芳纶纤维片材加固钢筋混凝土受弯构件技术。主要内容及成果如下：1．成功研制出了简单、实用、有效的预应力芳纶纤维布永久锚具及其锚固方法，该种锚具能保证张拉控制应力达到芳纶纤维布极限强度的80％以上，并己申请了国家专利；给出了带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土受弯构件的施工工艺。2．进行了预应力芳纶纤维布的应力松弛损失试验研究，初步了解了其应力松弛损失的大小及其变化规律。3．进行了温度对芳纶纤维布配套粘结材料的力学性能影响试验研究，揭示了环境温度对芳

4、纶纤维布配套粘结材料的力学性能和界面粘结性能的影响规律。4．较系统地进行了12根不同预应力水平、不同加固层数的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土粱的受弯性能试验研究；进行了8根不同预应力水平、不同抗剪加固型式的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的受剪性能试验研究；进行了5根不同预应力水平的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的疲劳性能试验研究；获得了丰富的试验数据。5．在试验研究基础上，深入地分析了被加固钢筋混凝土梁的破坏形态、承载力、刚度、延性、应变变化规律、疲劳寿命和破坏机制等。揭示了预应力芳纶纤维布与钢筋混凝土梁共同工作的机理。6．建立了预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的预应力损失计算公式、

5、承载力计算力学模型及公式、挠度与裂缝宽度计算公式、疲劳寿命计算公式，计算结果与试验结果符合较好。7．给出了预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的设计方法，并将预应力芳纶纤维布加固技术进行了工程应用．力。主要结论：(1)通过本文研制的平板式永久锚具可以对芳纶纤维布施加高水平的预应深圳市海川实业股份有限公司&北京工业大学博士后研究工作报告(2)非预应力芳纶纤维布加固的钢筋混凝土梁与未加固的基准梁相比，极限荷载明显提高，屈服荷载有所提高，开裂荷载提高不明显。(3)预应力芳纶纤维布加固的钢筋混凝土梁与未加固的基准梁相比，开裂荷载显著提高，屈服荷载与极限荷载明显提高。(4)预应力芳纶纤维布加固的钢筋混

6、凝土梁的初始抗弯刚度与未加固的基准梁基本相同，开裂后的抗弯刚度明显提高。(5)预应力芳纶纤维布加固的钢筋混凝土梁的延性比未加固的基准梁和非预应力芳纶纤维布加固梁低。(6)预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力，随着芳纶纤维布配置量的增加而增大，但里非线性比例关系。(7)预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的开裂荷载和屈服荷载，随着芳纶纤维布预应力水平的提高而增大，但呈非线性比例关系；芳纶纤维布的预应力水平对加固梁的极限荷载影响较小。(8)预应力芳纶纤维布加固的钢筋混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固的钢筋混凝土梁相比，其斜截面抗剪承载力明显提高。(9)当环境温度在700c以下(含700C)

7、时，芳纶纤维布的配套树脂胶与平板式锚具之间的粘结强度不会发生软化现象；当温度在600c以下(含600C)时，AFRP布的配套树脂胶与底胶的粘结强度不会发生软化现象。(10)预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的疲劳性能明显好于非预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的疲劳性能。(11)预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的疲劳寿命随着芳纶纤维布的预应力水平的提高而增大。(12)芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的疲劳破坏源于受拉纵筋的疲劳破坏，纤维布的疲劳性能优于钢筋的疲劳性能。(13)本文研制的预应力芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁的锚固体系具有可靠的耐疲劳性能。总之，本文所研究的带永久锚具的预应力芳纶纤维片材加

8、固技术能明显改善钢筋混凝土受弯构件在使用阶段的力学性能，其施工工艺简便，易于推广．关键词钢筋混凝土；芳纶纤维片材；预应力；加固；受弯构件；力学性能IlABSTRACTInrecentyears,strengtheningconcretestructuresusingfiberreinforcedpolymer(FRP)sheetshasbeendevelopedtoan州typeofsUengtheningtechniquebeca