1、CFRP 论文：预应力桥梁加固张拉强度泊松效应尺寸效应【提示】本文仅提供摘要、关键词 、篇名、目录等题录内容。为中国学术资源库知识代理，不涉版权。作者如有疑义，请联系版权单位或学校。【摘要】预应力 CFRP 片材加固混凝土结构技术的研究一直是国内外土木、建筑及相关领域的前沿课题。作为一种主动加固技术，预应力 CFRP 片材加固技术在加固桥梁结构方面有着广阔的应用。本文为国家自然科学基金（51078370）下的一个子课题，对碳纤维板的张拉性能进行研究。碳纤维板作为预应力加固的一种新材料，显然已经与传统的材料在很多方面都相差很大，因此对其张拉受力特性需要重新认识。碳纤维材料本身是一种线弹性材料，直
2、到断裂前仍然保持弹性，对碳纤维板，在外形上，长度远大于宽度，其宽度远大于其厚度，与传统常见的预应力钢材的棒状完全不一样，其张拉受力特性与棒状也同样差异很大。通过大量的 CFRP 板的张拉破坏试验表明：CFRP 板的断裂总是从边部纤维开始断裂，然后纤维断裂向中部扩展最终 CFRP 板完全断裂。CFRP 板的破坏不是瞬时发生的，而是有一个断裂的过程。在可靠的锚固下，CFRP 片材的张拉破坏开始断裂的位置总是在锚具出口附近区域。CFRP 板的张拉可以看作为正交异性板的平面应力问题，由圣维南原理可知:当 CFRP 板受轴向受拉时，其边界附近区域的应力分布较为复杂。通过对 CFRP 板轴向受拉时边界附近
3、部位的应力分布的试验研究和数值有限元分析表明：端部应力分布不均的现象显著影响到 CFRP 板的实际张拉强度，通过对端部应力分布的分析，发现端部应力分布的不均匀程度和 CFRP 板的尺寸有关，CFRP 板的尺寸效应明显影响到 CFRP 板的张拉强度。基于有限元仿真及试验实测发现：因泊松效应产生宽度方向的受力不均，主要发生在锚具出口的一倍板宽内，其对张拉强度的影响与板的宽度有关。应用本文的研究成果，对实际桥梁加固设计中的碳纤维板的极限强度进行合力的确定，确保工程加固的可靠、安全。【关键词】CFRP；预应力；桥梁加固；张拉强度；泊松效应；尺寸效应；【篇名】预应力碳纤维板受拉性能及尺寸效应研究【目录】
4、预应力碳纤维板受拉性能及尺寸效应研究 摘要 3-4 ABSTRACT 4-5 第一章 绪论 10-27 1.1 引言 10-11 1.2 桥梁加固设计的特点和方法 11-15 1.3 FRP 材料的特性3 15-17 1.4 粘贴 CFRP 材料加固桥梁结构的研究现状 17-19 1.5 预应力 CFRP 片材加固桥梁结构技术的研究现状 19-26 1.5.1 确定加固结构所需的预加荷载 20-22 1.5.2 CFRP 片材的预应力的施加方式及 CFRP 片材的锚固 22-26 1.5.3 CFRP 片材的力学性能 26 1.6 本文的主要研究目的和内容 26-27 第二章 波形锚锚固 CF
5、RP 片材的力学性能研究 27-36 2.1 概述 27 2.2 波形锚的锚固机理 27-28 2.3 波形锚锚固 CFRP 板的破坏试验研究 28-35 2.3.1 试验研究的目的 28 2.3.2 试验的设计基本资料 28-30 2.3.3 CFRP 片材应变测点的布置和避免板材偏心受拉的措施 30-31 2.3.4 试验步骤及试验加载过程及注意事项 31-32 2.3.5 试验的结果和分析 32-35 2.4 本章小结 35-36 第三章 CFRP 片材的力学性能研究 36-58 3.1 概述 36 3.2 平面应力下单向排列 CFRP 板材的应力应变关系3 36-38 3.3 CFRP
6、 片材力学参数的分析及实验测定 38-42 3.3.1 用材料力学的方法对 CFRP 片材力学参数的估计3 38-42 3.3.2 CFRP 片材力学参数的实验测定方法3 42 3.4 CFRP 板材的破坏形式 42-44 3.5 预应力 CFRP 片材的强度分析 44-50 3.5.1 从微观力学层面对 CFRP 材料的强度分析 44-48 3.5.2 从宏观力学层面对 CFRP 材料的强度分析 48-50 3.6 几种常见的正交异性材料宏观强度准则3 50-51 3.7 泊松效应对 CFRP 片材张拉强度影响的理论分析 51-57 3.7.1 泊松效应及微观层面无效长度的概念 51-52
7、3.7.2 泊松效应引起的端部应力分布不均的理论证明 52-57 3.8 本章小结 57-58 第四章 端部效应对 CFRP 片材张拉强度影响的试验研究 58-70 4.1 概述 58 4.2 对端部效应研究的意义及试验研究的目的 58-59 4.3 试验的基本资料及试验的设计 59-63 4.3.1 试验设备及 CFRP 片材特性 59-61 4.3.2 影响试验结果的关键因素及 CFRP 片材测点的布置 61-62 4.3.3 试验步骤及试验加载过程 62-63 4.4 试验的结果和分析 63-68 4.4.1 泊松效应影响区域的范围的确定 63-64 4.4.2 端部应变分布的不均匀程度
8、的实验结果分析 64-68 4.4.3 板的宽度对端部应力分布不均的影响 68 4.5 本章小结 68-70 第五章 轴向张拉 CFRP 片材的端部应力分布的有限元分析 70-80 5.1 概述 70 5.2 有限元方法的发展及求解过程 70-73 5.2.1 有限元方法的产生和历史 70-71 5.2.2 有限元方法的基本过程 71-73 5.3 有限元模型的建立 73-75 5.3.1 模型概述 73-74 5.3.2 单元的选择及边界简化 74-75 5.4 泊松效应引起的端部应力分布不均的有限元分析 75-78 5.5 宽度对泊松效应的影响 78-79 5.6 本章小结 79-80 第
9、六章 影响 CFRP 板张拉强度的因素 80-83 6.1 概述 80 6.2 锚具系统工作效率对 CFRP 板张拉强度的影响 80 6.3 偏心误差对 CFRP 板张拉强度的影响 80-81 6.4 不平行误差对 CFRP 板张拉强度的影响 81 6.5 扭转误差对 CFRP 板张拉强度的影响 81 6.6 泊松效应对 CFRP 板张拉强度的影响 81-82 6.7 CFRP 板的实际张拉强度 82 6.8 本章小结 82-83 第七章 预应力 CFRP 板加固桥梁结构工程实例 83-89 7.1 龙嘴沟大桥概况及加固方案 83-85 7.1.1 桥梁病害概况 83-84 7.1.2 桥梁加固方案 84-85 7.2 预应力 CFRP 片材快速加固桥梁的施工步骤及注意事项 85-87 7.3 泊松效应对 CFRP 片材张拉强度强度的影响在实际工程中的应用 87-88 7.4 本章小结 88-89 第八章 结论及展望 89-91 8.1 本文的主要结论 89-90 8.2 展望 90-91 致谢 91-92 参考文献 92-95 在学期间发表的论著及取得的科研成果 95
