預應力碳纖維板受拉性能及尺寸效應研究.pdf

1、預應力CFRP片材加固混凝土結構技術的研究一直是國內(nèi)外土木、建筑及相關領域的前沿課題。作為一種主動加固技術,預應力CFRP片材加固技術在加固橋梁結構方面有著廣闊的應用。本文為國家自然科學基金(51078370)下的一個子課題,對碳纖維板的張拉性能進行研究。碳纖維板作為預應力加固的一種新材料,顯然已經(jīng)與傳統(tǒng)的材料在很多方面都相差很大,因此對其張拉受力特性需要重新認識。碳纖維材料本身是一種線彈性材料,直到斷裂前仍然保持彈性,對碳纖維板,在外

2、形上,長度遠大于寬度,其寬度遠大于其厚度,與傳統(tǒng)常見的預應力鋼材的棒狀完全不一樣,其張拉受力特性與棒狀也同樣差異很大。
　　 通過大量的CFRP板的張拉破壞試驗表明:CFRP板的斷裂總是從邊部纖維開始斷裂,然后纖維斷裂向中部擴展最終CFRP板完全斷裂。CFRP板的破壞不是瞬時發(fā)生的,而是有一個斷裂的過程。在可靠的錨固下,CFRP片材的張拉破壞開始斷裂的位置總是在錨具出口附近區(qū)域。CFRP板的張拉可以看作為正交異性板的平面應力問題

3、,由圣維南原理可知:當CFRP板受軸向受拉時,其邊界附近區(qū)域的應力分布較為復雜。通過對CFRP板軸向受拉時邊界附近部位的應力分布的試驗研究和數(shù)值有限元分析表明:端部應力分布不均的現(xiàn)象顯著影響到CFRP板的實際張拉強度,通過對端部應力分布的分析,發(fā)現(xiàn)端部應力分布的不均勻程度和CFRP板的尺寸有關,CFRP板的尺寸效應明顯影響到CFRP板的張拉強度?；谟邢拊抡婕霸囼瀸崪y發(fā)現(xiàn):因泊松效應產(chǎn)生寬度方向的受力不均,主要發(fā)生在錨具出口的一倍板寬