碳纖維預(yù)應(yīng)力筋復(fù)合型錨具試驗(yàn)研究與有限元分析.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料(CarbonFiberReinforcedPolymer，簡稱CFRP)筋因其具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比模量高、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)越性能，在海灣海峽工程及超大跨工程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。而其廣泛應(yīng)用的前提是錨固問題的解決，由于CFRP材料抗剪及抗壓強(qiáng)度較低，傳統(tǒng)夾片式錨具不適用于CFRP筋的錨固。國內(nèi)外目前對CFRP筋錨具的研究與應(yīng)用仍然較少，進(jìn)一步完善CFRP筋錨具的研究成果，促進(jìn)CFRP筋（索）在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，有重

2、要價(jià)值和意義。
　　 本文依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51078170)，圍繞CFRP單筋復(fù)合型錨具與多筋復(fù)合型群錨進(jìn)行了受力分析、有限元數(shù)值模擬、試驗(yàn)研究及相關(guān)理論分析工作。主要的研究內(nèi)容及相應(yīng)研究成果摘錄如下:
　　 1、錨具受力分析
　　 對復(fù)合型錨具粘結(jié)組裝件、夾片組裝件分別進(jìn)行了定性靜力分析。得到了相關(guān)參數(shù)對粘結(jié)組裝件錨固應(yīng)力的影響及金屬管表面軸向應(yīng)力近似計(jì)算公式，金屬管受拉區(qū)最大拉應(yīng)力在受拉區(qū)與夾持區(qū)臨

3、界處;分析了夾片組裝件工作狀態(tài)下受力性能及相關(guān)參數(shù)對夾片工作性能的影響。
　　 2、錨具有限元數(shù)值模擬
　　 應(yīng)用ANSYS軟件，對錨具進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。利用單筋錨具對稱性，選用PLANE82單元，建立單筋錨具模型，考慮材料彈塑性、CFRP筋各向異性、接觸非線性。分析了夾持位置、夾持力、粘結(jié)長度、粘結(jié)材料厚度、金屬管厚度等的影響。對于多孔錨環(huán)采用SOLID185三維實(shí)體單元分析了扁錨及圓錨的應(yīng)力狀態(tài)。多孔錨環(huán)最大應(yīng)力在

4、錨孔大端表面。
　　 3、單筋錨具試驗(yàn)研究
　　 進(jìn)行了單筋復(fù)合型錨具靜載試驗(yàn)，測試了極限承載力、金屬管應(yīng)力分布以及錨具錨固性能等，記錄了試件破壞模式。試驗(yàn)得出了合理參數(shù)組合，分析了不同參數(shù)對錨具錨固性能的影響和金屬管應(yīng)力分布規(guī)律，以及錨具的應(yīng)力傳遞機(jī)理。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)，分析擬合了由粘結(jié)滑移控制的極限承載力計(jì)算公式，有較好的適用性。合理參數(shù)下該復(fù)合型錨具可有效錨固直徑8mm的CFRP筋。
　　 4、多筋群錨試驗(yàn)研究

5、
　　 設(shè)計(jì)了CFRP筋多筋復(fù)合型扁錨和圓錨，并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。測試了錨具極限承載力、筋材應(yīng)變同步性、荷載位移曲線、試件破壞模式等。合理參數(shù)下的多筋復(fù)合型群錨可有效錨固多根直徑8mm的CFRP筋，夾片與金屬管間具有較好的抗滑移性能?？偨Y(jié)了復(fù)合型錨具相關(guān)設(shè)計(jì)建議，包含錨具參數(shù)、材料選用、設(shè)計(jì)荷載等，具有一定的應(yīng)用參考價(jià)值。
　　 以上內(nèi)容對CFRP筋單筋復(fù)合型錨具及多筋復(fù)合型群錨的錨固性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究及相關(guān)的理論分析，本