新結(jié)構(gòu)的誕生和新材料的發(fā)展使得當(dāng)代建筑呈現(xiàn)無限的可能性。隨著建筑工業(yè)4.0的升級,人們對建筑工程的要求也越來越高,越來越多的新結(jié)構(gòu)中廣泛使用新材料。碳纖維復(fù)合增強(qiáng)材料(下文簡稱CFRP)是一種新型高強(qiáng)度復(fù)合材料,具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)力學(xué)性能也相當(dāng)出眾。據(jù)研究表明,CFRP索弦支穹頂結(jié)構(gòu)在靜力性能和穩(wěn)定性上要普遍優(yōu)于鋼索弦支穹頂結(jié)構(gòu)。要把CFRP這一種新材料真正運(yùn)用在大跨空間結(jié)構(gòu)中,首要任務(wù)是建立適用的CFRP索錨固體系。本文受到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)51478209、51608234)的資助,對CFRP弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行錨具設(shè)計(jì)和制作,并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加載和結(jié)構(gòu)加載試驗(yàn)。研究的主要內(nèi)容和成果如下:(1)CFRP索錨具灌膠工藝。對課題組前幾代的灌膠工藝進(jìn)行了優(yōu)化,研發(fā)出一套優(yōu)良的灌膠工藝,采用這種灌膠工藝后能夠更加穩(wěn)定地發(fā)揮CFRP筋的最大承載力。(2)基于內(nèi)聚力模型的CFRP索錨具承載力公式和靜載回彈曲線分析。對CFRP索錨具靜載過程進(jìn)行了力學(xué)分析,探討了在粘結(jié)滑移過程中的受力機(jī)理。參考了眾多粘結(jié)滑移本構(gòu)方程后,在基于傳統(tǒng)內(nèi)聚力模型的基礎(chǔ)上對靜載過程中試件承載力公式進(jìn)行了推導(dǎo),同時(shí)對靜載過程中的回彈曲線進(jìn)行了分析并建立了本構(gòu)方程,并解出了本構(gòu)關(guān)系式的解析解。(3)CFRP索弦支穹頂有限元分析。采用MIDAS軟件對弦支穹頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行粗算,從仿真計(jì)算結(jié)果中提取結(jié)構(gòu)中徑索、環(huán)索的相關(guān)參數(shù),并作為錨具的設(shè)計(jì)值。(4)CFRP錨具錨固性能試驗(yàn)。基于有限元計(jì)算結(jié)果,經(jīng)過多次改進(jìn),對錨具構(gòu)造進(jìn)行了優(yōu)化,確定了CFRP索弦支穹頂徑索、環(huán)索錨具的具體尺寸,并通過錨固試驗(yàn)驗(yàn)證其錨固性能。(5)CFRP索弦支穹頂錨具設(shè)計(jì)和制作設(shè)計(jì)并制作了適用于CFRP索弦支穹頂結(jié)構(gòu)的環(huán)索錨具、徑索錨具和節(jié)點(diǎn)錨具。運(yùn)用成熟的灌膠工藝,經(jīng)多次優(yōu)化,對最初設(shè)計(jì)的錨具進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。(6)CFRP索弦支穹頂錨具應(yīng)力分布分析通過預(yù)應(yīng)力張拉試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)加載試驗(yàn),對弦支穹頂試驗(yàn)中所采集到的數(shù)據(jù)對錨具的工況進(jìn)行分析,觀察在試驗(yàn)中CFRP索錨固區(qū)應(yīng)力沿筋材長度方向的分布情況,結(jié)果表明,在加載過程中,環(huán)索錨具錨固區(qū)應(yīng)力分布共包括5個(gè)階段,在每個(gè)階段中,自由端應(yīng)力始終保持最大。各部位界面應(yīng)力均隨加載而增大。臨界階段之前,環(huán)索中部應(yīng)力小于加載端應(yīng)力;臨界階段后,中部應(yīng)力大于加載端應(yīng)力;徑索自由端應(yīng)力在各階段始終高于其他部位的應(yīng)力。本文最后指出了CFRP錨固體系在弦支穹頂結(jié)構(gòu)中應(yīng)用還應(yīng)解決的一些問題,并提出了一些建議。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU399
【部分圖文】：

將鋼索替換為 CFRP 索能夠有效提高結(jié)構(gòu)的。要將 CFRP 材料真正應(yīng)用在弦支穹頂中[和發(fā)展簡介使用的 CFRP 索主要分為 CFRP 筋材（棒8]是將單向纖維通過環(huán)氧樹脂等基底材料進(jìn)成型，工藝具有費(fèi)用低、質(zhì)量高、纖維方向絲處理，通過改變表面的構(gòu)造來增大機(jī)械由多股小直徑絞線構(gòu)成，類似于鋼絞線的FRP 絞線粘結(jié)性能更突出。

使用的 CFRP 索主要分為 CFRP 筋材（棒材[8]是將單向纖維通過環(huán)氧樹脂等基底材料進(jìn)成型，工藝具有費(fèi)用低、質(zhì)量高、纖維方向絲處理，通過改變表面的構(gòu)造來增大機(jī)械咬線由多股小直徑絞線構(gòu)成，類似于鋼絞線的FRP 絞線粘結(jié)性能更突出。圖 1.1 碳纖維筋Fig. 1.1 carbon fiber tendons

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文內(nèi) CFRP 索的應(yīng)用還在探索研究階段，目前工程應(yīng)用中大多數(shù)為試有名的比如有江蘇大學(xué)的 CFRP 索斜拉橋、南京諾爾泰 CFRP 懸05 年，江蘇大學(xué)[25]和東南大學(xué)[29]合作建成 CFRP 拉索人行斜拉橋 51.5m，為國內(nèi)第一座 CFRP 索斜拉橋。斜拉索全部采用北京特日本進(jìn)口三菱 CFRP 索，型號(hào)為 Leadline 型，分為 6-D8、11-D8 拉橋主塔兩側(cè)布置 4 對拉索，CFRP 索的錨具采用東南大學(xué)自主結(jié)型錨具[31]。該橋如圖 1.3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉榮桂;高莉娜;陳蓓;謝桂華;蔡?hào)|升;;CFRP絞線夾片-粘結(jié)串聯(lián)式錨具的設(shè)計(jì)與靜載試驗(yàn)研究[J];中外公路;2015年03期

2 王哲;王小盾;陳志華;閆翔宇;鄧雪;陳文淵;;天津體育中心自行車館鋼屋蓋弦支穹頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析[J];建筑結(jié)構(gòu);2015年05期

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9 劉榮桂;李明君;蔡?hào)|升;劉德鑫;;CFRP筋錨固體系研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J];建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2012年02期

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3 涂永明;CFRP索懸掛建筑結(jié)構(gòu)靜力和動(dòng)力分析及研究[D];東南大學(xué);2005年

4 張明山;弦支穹頂結(jié)構(gòu)的理論研究[D];浙江大學(xué);2004年

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2 劉婷婷;弦支穹頂結(jié)構(gòu)自振特性及動(dòng)力性能分析研究[D];山東建筑大學(xué);2013年

3 懷臣子;基于FRP材料的非金屬錨具系統(tǒng)理論及應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2011年

4 許飛;CFRP索斜拉橋的靜動(dòng)力性能研究[D];江蘇大學(xué);2009年

5 陳小培;弦支穹頂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能研究及工程應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

6 姚姝;弦支穹頂結(jié)構(gòu)的靜力性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

7 劉學(xué)春;預(yù)應(yīng)力弦支穹頂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];北京工業(yè)大學(xué);2006年

8 龔向華;CFRP索斜拉橋力學(xué)特性研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];江蘇大學(xué);2006年

9 王春林;核筒懸掛建筑結(jié)構(gòu)的減震分析及CFRP索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D];東南大學(xué);2005年

10 梁棟;碳纖維（CFRP）預(yù)應(yīng)力筋力拉索錨固系統(tǒng)靜力性能的試驗(yàn)研究[D];湖南大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2853946