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。     

填充型环氧涂层钢绞线锚固特点及张拉顶压技术

对填充型环氧涂层钢绞线的锚固系统的特点以及其低应力下锚固系统的特殊性进行分析,结合沈阳三好桥拉索的施工特点,重点介绍填充型环氧涂层钢绞线拉索张拉顶压工艺及参数,并对具体施工提出建议。     

马鞍山长江公铁大桥2100MPa高强度钢绞线斜拉索及锚具研制

巢马铁路马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥为(58+168+392+168+58) m双塔三索面钢桁梁斜拉桥,斜拉索设计采用抗拉强度2 100 MPa、抗疲劳应力幅280 MPa的?15.2 mm低松弛PE镀锌钢绞线拉索。为保证高强度钢绞线斜拉索的力学及锚固性能,根据其技术指标要求,在1 860 MPa钢绞线基础上,研制2 100 MPa钢绞线及配套锚具。通过提高钢绞线原材料盘条中C、Si、Mn元素含量及改进钢丝拉拔工艺,选择直径14.0 mm的PQS92Si-HT盘条为2 100 MPa钢绞线原材料。为提高钢绞线的锚固性能,夹片选择20CrMnTi钢,夹片长度52 mm、牙高0.45 mm、锥角6°10′、表面粗糙度Ra3.2以上且表面硬度不低于56 HRC。根据2 100 MPa钢绞线锚具的载荷变化和现行锚具锚板的材料性能,锚板选择40Cr钢,并进行调质处理。对研制的2 100 MPa钢绞线及配套锚具进行单孔锚及斜拉索锚具组件疲劳试验及疲劳后静载试验。结果表明：研制的2 100 MPa钢绞线及其锚具组件均满足规范要求,可应用于马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥。     

填充型环氧涂层钢绞线体外索与转向器组合疲劳性能的试验研究

为研究活载作用下填充型环氧涂层钢绞线体外索在转向器部位的环氧涂层磨损情况,依托崇启长江公路大桥工程,通过填充型环氧钢绞线体外索与转向器的组合疲劳性能试验,分析活载作用下填充型环氧涂层钢绞线体外索在转向部位的局部疲劳性能.试验结果表明:在设计活载作用下,无论体外索与转向器间是否存在相对整体滑移,转向段填充型环氧涂层钢绞线均不会因磨损疲劳而丧失其防腐保护的功能.     

浙锚科技股份有限公司

<正>服务于桥梁、土木、建筑、岩土、特种工程等领域的预应力锚具体系:主要产品预应力钢绞线、嵌砂式填充型环氧涂层钢绞线、热镀锌钢绞线、单丝涂覆环氧涂层钢绞线、填充型环氧涂层钢绞线、桥梁用钢丝缆索,桥梁用钢绞线拉索、体内预应力锚固体系、体外预应力锚固体系、钢绞线斜拉索体系、钢丝斜拉索体系、拱桥吊杆系杆索体系、岩土预应力锚索、预应力工程机具等。填充型环氧涂层钢绞线外层由熔融结合环氧涂层涂覆、钢丝间的空隙由熔融结合环氧涂层完全填充,从而防止腐蚀介质通过毛细作用力或其他流体静力倾入的七丝钢绞线。     

崇启长江公路大桥引桥体外预应力体系组合疲劳试验研究

为验证填充型环氧涂层钢绞线体外预应力体系的组合抗疲劳性能,依托崇启长江公路大桥南、北引桥,在美国CTL试验室进行了将锚具组装件疲劳试验、锚具偏转试验和转向器微动磨损疲劳试验合成1个试验的组合疲劳试验.试验结果表明:崇启长江公路大桥南、北引桥体外预应力体系满足规范及设计要求;国内外规范对填充型环氧涂层钢绞线膜厚不小于0.4 mm的规定是合适的;填充型环氧涂层钢绞线和塑料分丝管式转向器的组合克服了微动磨损疲劳的问题.该预应力体系很好地解决了体外索穿索及张拉时要求摩擦力小、运营状态要求摩擦力大的矛盾.     

夹片群锚锚固性能的参数研究

为研究夹片群锚的锚固性能,建立多孔锚具参数化非线性有限元模型,分别对夹片锥角以及夹片与锚环间的摩擦系数对锚具受力特性的影响进行研究.结果表明:随着锥角和摩擦系数在一定范围内增大,锚环的应力会逐渐减小;锚环内各锥孔受力不均匀,靠近锚环中部的锥孔应力相对较小.     

环氧涂层钢绞线拉索体系几个关键技术问题的探讨

通过2种环氧涂层钢绞线与其配套锚具的锚固夹持试验的对比,讨论2种环氧涂层钢绞线在工程设计施工中应重点考虑的几个关键技术问题,提出一些观点及建议.     

浅析静载锚固试验

在预应力锚具组装件静载锚固性能检测工作的基础上,针对检测工作中经常遇到的一些问题如锚环、夹片洛氏硬度的检测方法、静载锚固试验方法,锚夹具的硬度、钢绞线、试验设备、试验环境等对预应力锚具组装件静载锚固性能试验的影响等进行了分析和探讨以供生产单位、施工单位及中心试验室进行静载锚固性能试验参考。     

填充型环氧涂层钢绞线系杆索在长沙湘江大桥中的应用

系杆索是拱桥的关键承载构件,长沙福元路湘江大桥的主桥系杆索长达609m,为提高系杆索的使用寿命,系杆索采用了防腐性能优异的填充型环氧涂层钢绞线。吸取以往工程的经验教训,提出了系杆索构造满足"易安装、易检查、可维修、可更换"的新型规则和理念。介绍了填充型环氧涂层钢绞线系杆索的施工流程和技术,并提出了锚具表面采用热镀锌或其他厚镀层防腐的建议。     

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。     

CFRP筋新型机械夹持-黏结型复合式锚具短期静力性能试验

为充分发挥CFRP筋高强轻质的特性,设计了一种新型机械夹持-黏结型复合式锚具,通过改变锚具的黏结长度、黏结介质倾角和黏结介质掺合料,以及是否设置夹片等参数,对6组锚具进行试验研究,测试CFRP筋新型锚具的极限荷载、荷载-滑移曲线、筋材应力和锚具钢套筒应力分布,分析不同参数对新型锚具锚固性能的影响规律,并与未设置夹片的对照组锚具进行比较,最后对3根CFRP筋材的复合式锚具锚固效果进行了试验验证。试验结果表明：新型锚具最终失效形式均表现为筋材破断破坏,且锚具锚固效率系数均满足规范规定的大于0.9的要求;筋材滑移量随着锚具黏结部分长度的增大而减小,合适的锚固长度宜为30~40倍筋材直径;锚具黏结部分倾角的减小会造成顶推力的减小,并造成锚具加载端与自由端滑移量差值增大;黏结介质中适度的掺砂量能够提升锚具的锚固性能,但当掺砂量超过一定程度时,将影响黏结介质本身的胶结性能,建议掺砂量不超过10%;无夹片组失效模式为筋材与胶体黏结滑移失效,锚固效率低,而新型复合式锚具由于顶推力的存在不仅能够减小锚具的整体滑移量,而且能够有效避免锚具在加载端的应力集中现象,极大改善锚具受力性能,提高锚具的锚固效率;该新型复合式锚具对多根CFRP筋材同样具有良好的锚固效果。     

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...     

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,探究限位板厚度在1.65~2.00 mm,夹板挤压位移在0.30~0.65 mm时CFRP板的锚固效率、应变、变形量、相对滑移以及总位移。结合ANSYS有限元软件,对锚具在不同限位板厚度控制下CFRP板的张拉应力以及锚固效率进行分析,对锚具静载试验进行对比。研究结果表明：锚具静载试验,当夹板挤压位移在0.30~0.45 mm时,破坏形态为滑脱,达到0.5 mm时CFRP板发生纵向劈裂破坏;夹板横向两侧位移0.65 mm时,发生由横向两侧向中部的爆炸式破坏,最大试验锚固效率为89%;夹板挤压位移在0.3~0.65 mm时,CFRP板变形量为1.41~2.95 mm,滑移量在0.7~2.1 mm之间,总位移未超过4 mm,锚固性能越好滑移量越小;有限元模拟最大锚固效率为91%,CFRP板位移对比差值未超过5%。;由于CFRP板回缩及夹板变形带来一定的应力损失,损失大小建议取张拉应力的7.67%;试验同时发现,CFRP板为正交异性板,其横向宽度较大,张拉时受纵向剪应力影响比较大,因此设计时需尽量避免横向出现的挤压应力不均;对CFRP板纵向剪应力进行分析,得到主要影响参数夹板厚度的最优范围在35~40 mm之间。     

2 000 MPa 级多股成品索式锚碇锚固系统研究与应用

多股成品索式锚碇锚固系统是当前锚固大型悬索桥主缆索股的主要型式。随着悬索桥跨经的不断增大,为减少主缆重量,主缆钢丝向超高强度、更大直径方向发展,目前常用主缆钢丝强度达到了1 960 MPa,而强度超过2 000 MPa、直径超过6 mm的钢丝主缆已在工程中得到应用。随着高强度、大直径主缆索股的不断升级,需开发与之匹配的锚碇锚固系统。通过对2 000 MPa级钢绞线多股成品索式锚碇锚固系统的设计、试验与工程应用,结果表明该新型锚固系统具有降低工程建设成本、锚固可靠、耐久性好、结构紧凑等的优点,已成为当今锚碇工程设计的首选。     

影响有偏转角度夹片式扁锚静载锚固性能的综合因素

该文根据扁锚的自身特点,以大量的试验研究为基础,对有偏转角度夹片式扁锚静载锚固性能的影响因素从多方面进行了综合分析、总结,并提出了试验检测方法是关键影响因素之一的观点。     

影响夹片式锚具锚固性能的综合因素

通过对大量不同品种的夹片式锚具试验得出，影响夹片式锚具锚固性能的因素不仅与锚具本身质量有关，而且与钢绞线的强度等级和表面硬率有关，可以认为，锚具和钢绞线两方面的综合因素影响锚具的锚固性能。     

深中通道沉管临时锚拉系统承载性能足尺模型试验

为了评估深中通道沉管水下对接时临时锚拉系统的承载安全性,利用模型试验的方法对锚拉系统的传力机理及安全冗余进行了研究。首先,利用数值方法对锚拉系统进行了仿真模拟,得到了目标荷载作用下各构件的响应并明确了加载分级标准;其次,制作了临时锚拉系统的1∶1足尺模型,利用自平衡加载的方式进行了变形及应力测试。为模拟施工现场偏差,对其设置横向及竖向各5 cm预偏量,采用千斤顶加载至结构屈服。试验结果表明：随着分级荷载的递增,锚板、肋板、拉杆应力及台座位移在结构屈服前均呈线性增长规律。当单根拉杆荷载递增至试验荷载1 000 kN时,试验台座相对位移量为5.6 mm,锚板及肋板的最大Mises应力分别达到183.1 MPa及187.5 MPa,距设计强度295 MPa和280 MPa有37.9%及33.0%的设计安全冗余;在1.4倍试验荷载下,试验台座相对位移量为7.7 mm,肋板最大Mises应力为285.3 MPa,已达到其设计强度,此时锚板最大Mises应力为258.5 MPa,设计安全冗余降为12.4%;在1.85倍试验荷载下,试验台座的相对位移量达到10.8 mm,肋板率先屈服,结构已经失效,...     

四渡河特大桥隧道式锚碇数值模拟

采用数值模拟方法研究了悬索桥隧道式锚碇系统的力学行为特征、围岩稳定状态、锚碇变位机理和拓扑效应。就锚碇体轴线倾角、长度、夹持角、接触界面粗糙度及结合程度对锚碇位移和岩体安息稳定性的影响作了深入探讨。研究发现:夹持角控制着锚碇变位和破坏机理,夹持角过小时锚碇压密围岩土体,较大时锚碇前端附近土体则产生剪切破坏;锚碇长度影响接触面围岩应力量值,表现为非线性的自组织临界特征;锚碇体粗细对系统主要监控参数的贡献相对均匀。给出了锚碇拓扑参数的取值范围和针对性的设计措施,为悬索桥隧道式锚碇的优化设计提供了理论基础。     

刚性索自锚式悬索桥主缆锚固区局部应力分析

以平顶山建设路立交桥——刚性索自锚式悬索桥为工程实例,分别运用有限元计算程序Midas/Civil和Ansys建立其整体计算模型和边跨主缆锚固区梁段的局部计算模型,对锚固区进行空间局部应力分析,研究其受力状态,得出结论:箱梁绝大部分位置的应力均在规范允许范围内,且主梁压应力储备充足;箱梁主梁梁段切开截面端与顶板交接处的正中心位置顺桥向正应力和最大主拉应力均较大,局部超过规范要求,建议在桥梁设计和施工过程中考虑在边跨顶板中心位置配置压重或顶板纵向预应力钢束,防止箱梁顶板开裂;主缆锚固位置处的最大主压应力较大,锚固位置附近的最大主拉应力超限,需要在锚固位置附近局部加强或改变锚固方式;所有倒角部位在施工时应尽量平顺,避免应力集中。