预应力CFRP增强结构用集成材料的研究

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采用机械锚固和胶合锚固预应力CFRP的方法增强竹/木结构用集成材可有效提高集成材的抗弯力学性能。本论文通过对结构用集成材的胶合性能、集成材各复合单元主要物理力学性能,不同预应力、不同材料组合形式、弯曲力学性能以及抗弯数学模型的研究,结论如下:  (1)采用等离子体、HMR处理胶合表面的方法胶合CFRP/竹/木结构用集成材,制备的胶合试件,确定了胶合面处理工艺参数,采用此种胶合参数胶合的结构用集成材的胶合性能(剪切强度、剥离率)满足国标《结构用集成材》26899-2011和《木结构设计规范》50005-2003中的相关要求。  (2)研究并测定了竹集成材、花旗松、CFRP等基本集成材复合单元的主要物理力学性能和竹集成材层板的胶合性能。  (3)通过集成材结构组合形式数学模型的建立与计算,确定了不同预应力施加条件下,预应力CFRP增强竹/木结构用集成材的复合单元组合形式。  (4)通过对比研究预应力CFRP增强竹/木结构用集成材和纯实木集成材、无预应力竹/CFRP增强集成材的抗弯强度、抗弯弹性模量以及抗弯刚度,得到如下结论:预应力CFRP增强集成材相比较无预应力集成材的极限抗弯强度和抗弯刚度有大幅度提升,抗弯强度最大为82.69MPa,提升幅度达到72.05%;随着预应力的增大,极限抗弯强度和反拱度呈现增大的趋势,预应力CFRP增强竹/木集成材和预应力CFRP增强纯木集成材分别在58%和66%PF施加度达到最大值。  (5)对预应力CFRP增强竹/木结构用集成材弯曲力学强度理论模型进行了初探,并计算出集成材抗弯极限荷载和极限弯矩的公式。
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