近年来,碳纤维(CFRP)加固以其简便快捷的施工工艺、良好的加固修补效果和耐久性能,得到迅速发展。但随着深入的理论研究和工程实践,人们发现直接粘贴碳纤维加固时普遍存在以下问题:碳纤维与混凝土界面间容易发生剥离破坏;碳纤维存在严重应力滞后现象,高强度性能不能充分发挥;碳纤维发挥不大的作用时,被加固构件产生的变形过大、裂缝过宽,即没有改善被加固构件的正常使用极限状态下的性能;基于以上问题,对预应力碳纤维加固技术的研究具有重要意义。而对碳纤维施加预应力的关键技术问题是:碳纤维材料性能表现为各向异性,轴向的性能优异,而横向抗压强度和抗剪强度较低,极易被剪断,致使不能采用传统的锚固方式对其进行张拉锚固,这也是制约其目前不能得到广泛应用的关键因素之一。因此需要研究开发安全可靠、经济实用的碳纤维锚具和张拉系统。 目前国内外已开发出了几种碳纤维锚具型式,本文首先综合归纳了几种现有的主要锚具型式,分析了他们的优缺点。此后,紧密结合本课题组完成的预应力碳纤维板锚具性能试验,利用ANSYS有限元软件进行了以下工作: ①分析了CFRP板锚具的受力力学性能,包括锚具内部应变、应力分布状态和应力集中情况; ②分析了结构胶体的力学性能; ③分析了预应力CFRP板锚具的失效型式,追踪再现了锚具界面滑移破坏过程,获得了胶体内部裂缝开展进程,以及锚具内部的应力变化发展状况。 ④分析了影响锚固力的各种因素,包括粘接长度、胶体厚度、胶体性质、CFRP板厚度、CFRP板性质、界面型式、边界条件、锚具预紧力等,进一步揭示了预应力CFRP板锚具系统的力学本质。 以上工作有助于深刻理解预应力碳纤维板锚具的受力和构成特点,可指导预应力碳纤维板锚具的进一步试验研究工作,为预应力碳纤维板锚具的开发、改进和优化提供思路,以便节约时间和成本。

【学位授予单位】：重庆大学
【学位授予年份】：2009