CFRP筋锚具粘结界面剪应力的影响参数研究

研究采用树脂胶作为粘结剂的CFRP筋粘结式锚具的传力机制。以荷载、锚具长度、胶体厚度、弹性模量及设端堵与不设端堵等为参数,采用有限元法分析上述参数对锚具中CFRP筋-树脂胶体粘结界面的剪应力分布的影响,研究给出CFRP筋锚具主要的设计参数建议值。     

Fatigue Behavior of Bond-type Anchorage with CFRP Tendon

CFRP预应力筋锚固系统的系统研究成果尤其是疲劳性能研究仍较少,采用疲劳试验机对以高性能活性粉末混凝土RPC作为新型粘结介质的CFRP预应力筋粘结式锚具的疲劳性能进行试验研究,CFRP预应力筋锚固系统疲劳试验采取对组装件交替施加静荷载和疲劳荷载,即用静载试验来检验组装件在经历一定次数重复荷载后的静力性能变化.试验结果表明该类锚具具有良好的抗疲劳性能,随着循环加载次数的增加,组装件之间的相对位置将趋于更加稳定的状态;循环加载过程中CFRP筋抗拉刚度略有降低,疲劳136万次与疲劳前组装件CFRP筋的抗拉刚度比值为93.7％.循环荷载作用下对粘结式锚具组装件有损伤,但当所施加的荷载未超过其极限破断力的40％时,CFRP筋与RPC之间的相对位置将保持比较稳定的状态,此时存在一定损伤的粘结式锚具组装件仍具有较好的承载能力.     

极限状态时CFRP筋粘结式锚具粘结应力分布

结合不同荷载水平下CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer／Plastics）筋的粘结应力分布特点，详细分析了荷载传递机制，论证了极限状态时粘结应力分布是光滑平顺的，并指出了BBA模型的不足之处，从而提出了光滑曲线模型，对CFRP筋沿锚固长度方向的粘结应力和轴力计算公式进行了推导，通过算例对光滑曲线模型的可靠性进行了验证。研究表明，极限承载力的计算结果与实测结果吻合较好，但由于理论模型中峰值应力为埋长小于13倍CFRP筋直径的平均粘结应力，它比实际峰值应力小，导致极限承载力的计算结果均比实测结果小；光滑曲线模型比BBA模型更靠近实测结果；锚固长度越大，极限状态下粘结应力分布越不均匀，极限拉力的实测结果与理论结果差值也越大。研究成果可以为粘结式锚具的设计提供参考。     

CFRP绞线粘结式锚具的静力试验研究

为研究以活性粉末混凝土(RPC)作为粘结介质的粘结式锚具对CFRP绞线的锚固性能,采用了两种锚固形式(整束锚固和分散锚固),共计16个试件进行了拔出试验研究。结果表明:CFRP绞线在锚固区内的锚固形式对锚固性能影响显著,在相同锚固长度下,分散锚固形式较整束锚固形式具有更高的锚固效率;对于分散锚固形式,其锚固性能随着边丝张开角度的增大进一步提高,当边丝张开角度为5°时,绞线由于较大剪切效应而发生承载力较低的折断破坏,因此,分散锚固形式的边丝张开角宜为3°~5°。     

大吨位CFRP拉索锚固系统静力性能研究

为研究大吨位CFRP拉索锚具的锚固性能及极限承载力,实现CFRP拉索的可靠锚固,设计了19根CFRP筋大吨位机械夹持-黏结型复合式锚具,对其进行了静载试验研究和理论分析.试验中对筋材滑移、筋材应变和钢套筒应变分布进行测试;利用ANSYS软件建立大吨位锚具有限元模型,对筋材滑移量、钢套筒环向和纵向应变进行分析,探明了锚固...     

CFRP绞线夹片-粘结串联式锚具的设计与静载试验研究

为解决CFRP绞线的锚固问题,设计了7组夹片-粘结串联式锚具进行静载试验研究。试验结果表明:粘结锚固段承担的荷载较夹片锚固段大,一定范围内在锚具总长度一定的情况下,随夹片长度增大,锚固效率系数呈下降趋势;随荷载逐级加大夹片端部应变成增大趋势,且为受拉状态;距离张拉端150mm处锚杯外侧处的径向应变随荷载增大数值变化不明显。该试验设计的锚具最高锚固效率系数能达到99.4%,满足预应力筋用锚具技术规程,能有效锚固试验所用CFRP绞线。     

CFRP斜拉索锚具的静载试验研究

通过制作5束试验索，并对5组锚具组装件进行静载试验，探索了CFRP斜拉索的制索工艺，研究了树脂封装型锚具的失效特征、锚固效率、荷载～滑移行为等，为将由此形成的制索工艺和所研制的树脂封装型锚具应用于江苏大学西山人行天桥中，提供有力依据。     

环氧涂层填充型钢绞线锚具的有限元建模与锚固性能分析

为解决环氧涂层填充型钢绞线锚具设计中锚板与夹片锥角相匹配的问题,利用ANSYS软件对其锚具进行了有限元建模和分析,计算了在锚板与夹片锥角相同以及锚板锥角小于夹片锥角10′情形下锚具的应力、变形及压力,分析了对锚固性能的影响。结果显示,锚板与夹片锥角相同时,夹片根部的Mises应力、径向应力及锚板与夹片之间的压力值都很高,产生切口效应,锚固效率小于95%,达不到锚固性能要求;当锚板锥角比夹片锥角小10′时,锚具应力、变形及压力减小了很多,未出现切口效应,锚固效率大大超过95%,完全符合锚固性能要求。此外,分析了夹片与锚板间摩擦系数对锚板受力及锚固性能的影响,可为锚具的设计和制造提供参考。     

基于位移控制CFRP板新型锚具锚固性能研究

为探究通过位移控制施加预紧力的CFRP板锚具的锚固性能,明确静载作用下锚具的锚固效率及CFRP板的受力机理,对新型曲面夹持式锚具进行设计,锚具构件由钢制夹板以及限位板组成.夹板通过弧面设计避免端口效应产生的剪切破坏,通过改变限位板厚度,控制夹板挤压位移,以达到调控预紧力的目的.通过8组16次试件锚具静载试验,探究限位板...     

FRP筋混凝土界面疲劳性能的有限元分析

为研究纤维增强复合材料FRP(Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土界面在疲劳荷载作用下的粘结性能,利用有限元软件ANSYS建立FRP粘结式锚具组装件模型,通过对模型施加疲劳荷载,得到各参数对组装件疲劳寿命的影响。研究结果表明,有限元分析结果与试验结果吻合较好,说明该有限元模型具有良好的可靠性。得到了锚固长度、应力水平以及应力幅值等对CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋在活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)中的粘结疲劳寿命的影响规律。     

新型大直径GFRP筋锚具设计及试验研究

针对单根大直径GFRP筋因体表比过大难以锚固的问题，对已有黏结楔式锚固体系作出改进，将直接浇筑于锚筒和筋材之间的黏结介质替代为环氧树脂并在装配前进行预制；在环氧树脂楔块与锚环之间设计锥角差以消除加载端的剪切效应。通过理论分析新型锚具的受力机理，推导出锚具内力的分布规律以及锚具承载能力估算公式，从而为设计尺寸提供依据；利用有限元软件ABAQUS对9组不同内坡角和锥角差的新型锚具进行受力模拟，得到一组最优设计参数使锚固系统承载力达到最大，据此制作实体锚具对Φ32 mm的GFRP筋材进行静力拉伸试验。结果表明：新型锚具的设计参数相互影响，锥角差显著影响内部结构受力，锥角差越大锚具承载力越大，但过大锥角差可能会产生过大径向压力从而对楔形体造成破坏。内坡角越大锚具承载力越大，但过大的内坡角会导致筋材所受夹持力过小从而发生整体滑脱破坏；以锚筒长度235 mm为例，其最优的内坡角可取10%，锥角差取0.5°；预制楔形块的轴向刚度和强度对新型锚固体系的影响巨大，楔形块加入轴向FRP筋可防止黏结介质拉裂，从而有效提高内部结构的整体工作性能；新型锚具能够将复杂应力状态后移至有效锚固区后部分，避免了加载端的剪切效应，在有效锚固段受力始终均匀变化，可充分发挥GFRP大直径筋材抗拉能力；以Φ32 mm的GFRP筋材为例，极限承载力可达629.4 kN，远超GFRP筋材标准承载力，最高锚固效率达到139.9%，破坏方式主要以炸丝为主，静力锚固性能可靠。     

斜向索力作用下桁架式扣塔的钢锚箱受力性能

相对于一般的钢锚箱而言,拱桥扣塔的钢锚箱与斜拉桥和悬索桥的钢锚箱的受力不同,斜拉桥的钢锚箱四周有钢或混凝土构件连接支承,而扣塔的钢锚箱只有扣塔桁架构件与之相连,连接构件相对较少,其受力性能直接关系到拱桥施工安全。合江长江大桥的扣塔钢锚箱具有构造复杂,扣索索力大,且与扣塔的主弦杆焊接在一起受力等特点。合江长江一桥扣塔的钢锚箱有限元分析结果表明,在拱肋吊装过程中的最不利扣索力工况下,钢锚箱的锚下应力相对较大,但应力衰减较快,随着远离应力集中区,应力迅速降至较低水平。钢锚箱性能满足使用要求,构造合理、传力途径明确、结构受力安全,可为分析和设计同类构造形式提供参考。     

不同锚具锚固效果及最佳限位距离研究

为解决公路隧道中采用预应力锚索支护时如何选择合适锚具及其最佳限位距离的问题,选用A、B、C 3类常见矿用锚具,通过理论分析、室内试验以及现场试验的方法,探究3类锚具锚固效果及与之对应的最佳限位距离。结果表明： 1）预应力损失与限位距离存在慢速下降、快速下降和稳定损失3个阶段,拐点x2为锚具的理论最佳限位距离; 2）根据锚具结构、相同限位距离下预应力损失情况和锚具张拉前后的回缩长度综合得出,在相同的条件下,B型锚具的锚固效果优于A型和C型; 3）锚具的实际最佳限位距离应低于理论最佳限位距离和锚索张拉前夹片平均外露长度,则对于最佳限位距离A型锚具为12.0 mm,B型锚具为10.0 mm,C型锚具为13.0 mm。     

无背索斜拉桥锚垫板、索道管的定位测量

锚垫板与索道管定位是斜拉桥施工过程中精度要求很高的测量工作。介绍孝襄高速公路孝南互通立交无背索斜拉桥主塔锚垫板、索道管的空间直线定位原理，施工测量方法及精度分析。     

增大截面法加固石拱桥的锚杆抗拔影响参数试验研究

以增大截面法加固石拱桥的锚杆抗拔影响参数为研究对象,针对加固所采用的锚杆,进行一般、整体正交2种试验方案设计,重点从锚固剂、钢筋等级、钢筋直径、锚固深度、钻孔直径等5个因素考虑,完成了锚杆拉拔系列试验。依据试验数据的极差分析及锚固系统的破坏形态,得出各影响因素对锚杆锚固力的不同影响程度。试验表明锚固剂与钢筋等级2种因素的影响程度较大,并且锚固剂的种类对锚固力的影响显得尤为重要。以此为基础详细地分析了采用树脂胶、水泥砂浆2种锚固剂时各影响因素的最佳水平值组合,得出树脂胶为锚固剂所获得的锚固力远大于水泥砂浆的结论。同时,此试验间接验证了锚固技术应用于增大截面加固方法的科学性。     

沪苏通长江大桥主塔钢锚梁定位技术

在斜拉桥梁中,钢锚梁是一种连接斜拉索和主塔的构件,它层层设置于塔柱中,斜拉索穿过索道管后锚固在钢锚梁上.沪苏通长江大桥主塔远离岸边,具有跨度大、塔高、平面尺寸大等特点.现介绍在大风、日照温度变化、塔柱扭转变形、施工环境复杂等不利条件下,进行钢锚梁的精确定位的方法和技术.其成果可对其他类似斜拉桥钢锚梁的定位起到指导和借鉴作用.     

锚索自由段长度对锚索桩内力的影响

在横向变形约束弹性地基梁法分析锚索桩内力的基础上,详细阐述了锚索自由段长度对锚索拉力与桩身内力的影响,说明了锚索自由段长度是影响锚索桩内力的一个较为重要的因素。通过工程实例分析,指出在同一加固工程中,若锚索自由段长度减小,则锚索拉力增大,桩身内力(剪力、弯矩)减小,对于桩体发挥其承载能力有利,提出可以通过适当注浆来减小锚索自由段的有效计算长度,以改善锚索桩的受力状况。     

京藏高速拉萨段高边坡稳定性分析

针对京藏高速拉萨段高边坡加固前后稳定性问题，概化高边坡典型数值计算模型，基于不同失稳判据的有限元强度折减分析方法对该高边坡稳定性进行数值模拟。结果表明:不同失稳判据下，经锚杆、锚索加固后的高边坡安全系数提高约30%；锚杆、锚索所承受的轴力沿其长度方向不均匀分布，未达到屈服状态；加固前后高边坡失稳破坏时的塑性区扩展路径具有一致性，锚固作用很好地抑制了边坡内部塑性区的扩展延伸。