实验性研究大规模的压缩成员加强与环形预应力CFRP板的实验研究
Xiaoying Chen1, Gang Yang1, Jing Zhuo1
1School of Civil Engineering and Architecture, Chongqing University of Science & Technology, Chongqing 401331, China.
这项研究引入了一种用于用碳纤维增强聚合物 (CFRP) 板加强大型桥梁柱的新装置. 开发的方法有效地应用了环形前应力,这对于提高土木工程应用中的结构完整性和耐用性至关重要.
科学领域:
- 土木工程 土木工程是指土木工程.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 结构工程 结构工程
背景情况:
- 关于使用预应力碳纤维增强聚合物 (CFRP) 材料加强大型桥梁柱 (横截面米) 的研究有限,与较小的结构元素不同.
- 在电缆桥塔柱中用CFRP板代替传统的钢筋,在施工,维护和耐疲劳方面提供了潜在的好处.
- 桥梁中的大尺寸塔柱需要强大的强化解决方案,以确保长期的结构性能和安全.
研究的目的:
- 开发和评估一种新型的紧张装置,用于在大型复合材料压缩部件上使用CFRP板进行环形预应力.
- 研究CFRP板材在大型桥梁柱的强化效果,特别关注吊桥上的塔柱.
- 在使用不同张力方法和接口材料的CFRP板时分析预应力损失和应力分布.
主要方法:
- 开发了一种专门的紧张装置和测试基座,使用波形轮抓 (WSGG) 固定用于CFRP板.
- 在一个2米长的复合压缩元件周围包裹的CFRP板上进行周围张力测试.
- 导出和验证周边预应力CFRP板所施加的约束压力的计算公式.
- 用铁板作为接口介质在单端和双端紧张下测量CFRP板的预应力损失.
主要成果:
- 开发的设备成功地实现了单层CFRP板的圆周张力达到0.5ftk,产生60kN的拉力和2米组件的有效制压力.
- 与实验值相比,制约压力的推导公式显示最大误差为5%,验证了它的准确性.
- 前应力损失很大 (84%用于单端, 58%-60%用于双端用铁板拉紧),表明这种接口的有效前应力有限.
- 双端紧张证明对CFRP板具有铁板接口的双端紧张比单端紧张更有效.
- 沿着成员的CFRP板的拉伸应力遵循一个立方函数,导致对成员的受约束压力应力的推导二次函数分布.
结论:
- 开发的基于WSGG的紧张装置有效应用于使用CFRP板的大型复合材料组件的环形预应力.
- 由此得出的公式准确地预测了预压CFRP板块产生的约束压力.
- 仔细考虑接口材料和紧张方法至关重要,以最大限度地减少预应力损失,并最大限度地提高CFRP强化在桥梁柱等大型结构元素的有效性.
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