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密度板受力的不均勻性試驗研究

出自: 密度板 發布時間:2018-12-11 已被瀏覽:247次

預應力碳密度板加固技術是一種發展潛力很好的方法,也是當前工程加固技術和試驗研究的熱點。現在常用的 碳密度板加固技術是在橋梁上部結構粘貼碳纖維布,這種方法為被動張拉法,往往在結構破壞時,碳纖維布也只是 張拉了很少一部分,對材料造成了一定的浪費。通過預先給構件施加一定的預應力不但能夠減小構件本身的裂縫寬 度,而且可以承擔構件本身的一定的恒載,也可以充分發揮出碳密度板的極限張拉力,波形錨的發明很好的解決了 錨具錨固力不足的問題,但碳密度板的不均勻性仍是我們需要解決的問題。

0、引言

在預應力碳密度板的張拉受力過程中,容易形成不均勻受 力,為了研究這種不均勻的形成及其對碳密度板強度的影響,進 行了以下試驗研究。

1、預應力碳密度板張拉工藝

利用波形錨具迫使碳密度板與波形錨具相吻合,使密度板在上下錨具板擠壓下被迫幾何伸長為波形錨一樣弧度,從而錨具 與碳密度板相互咬合在一起,能夠很好的提供錨固力,用此方法 對碳密度板進行預張拉。

2、CFRP板及張拉試驗結果

2.1 CFRP板材張拉試驗

在以往我們做過的大量的CFRP板材張拉破斷試驗中,在錨 具能提拱足夠大的錨固力情況下,張拉的CFRP板總是由邊緣的 纖維絲先行破壞,然后隨著邊緣碳纖維絲的破壞,整個碳纖維 板的受力面積就逐漸變小,剩余的碳纖維絲所要承受的應力就逐 漸變大了,破壞程度就從邊緣逐漸向中間靠近,且最先開始破壞 的部位總是在錨固端附近。

2.2 試驗過程

試驗在鋼材張拉臺上進行,CFRP錨固系統采用的是波形錨 具,這種錨具可以提供足夠大的錨固力,張拉試驗前,需要調試 張拉系統以確保CFRP板軸心受力,盡可能使得CFRP板材遠離端 部的同一截面應力分布均勻,以減小偏心受拉對試驗數據結果的 影響。碳密度板在兩端及中部粘貼應變片,為A、B、C截面,每 個截面5個應變片。

3、試驗結果及分析

3.1 橫向A截面、B截面、C截面結果分析

數據圖表如下:

圖中橫坐標為測點應變片編號,縱向坐標為應變值。從圖1、 圖2、圖3各個截面的數據比較可以看出,在錨具張拉出口端附近 的A截面與C截面,邊部纖維應力與中部纖維應力應變差較大,對 3個截面的數據進行分析,靠近錨具端的A、C截面應變差總是會 大于中間B截面應變差,而B截面邊部纖維與中部纖維的應變值差 基本可忽略不計,也就說明了在遠離碳密度板錨固處附近之后, 截面應力分布就趨近于均勻,錨具端的泊松效應分影響布就可以 忽略不計了。

3.2 縱向各個截面結果分析

數據圖表如下:

如上圖4、圖6所示: 1號、5號應變片、11號、15號應變片 應力比中部應力大,這表明錨固端對錨固區有一定的影響,當力 達到180KN時,兩端的應力比中部的應力明顯大一些。也表明力 越大,端部影響就越大。這也近一步說明在錨具張拉出口端附近 CFRP板的應力分布較為復雜,應力分布并不像遠離邊界部位的 應力那樣分布均勻。圖5所示,該截面上應力分布較均勻,應變差 基本可忽略不計,表明中心截面受碳纖維邊緣和錨具端附近影響 較小,能充分發揮出中部碳密度板的性能。

4、結語

本文通過試驗研究,可得到如下結論:

(1)CFRP板張拉試驗表明,在錨具有足夠的錨固力的情況 下,碳密度板的斷裂總是先從錨具端部碳密度板兩邊緣處開始, 然后在逐漸向中間方向移動,一但碳密度板邊緣受到破壞,它的 承載能力就很難在提高了。

(2)從CFRP板張拉數據結果可以看出,錨具端部影響不均 勻性大概在板寬1-2倍范圍。

(3)CFRP板張拉試驗結果表明,碳密度板在受拉過程中應 變與力完全呈線性關系。

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