目前橋梁跨度逐漸增大,斜拉索的疲勞損傷及應(yīng)力腐蝕較嚴重,使得結(jié)構(gòu)的耐久性差,經(jīng)濟損失很大。與此同時,碳纖維增強復合材料（Carbon fiber reinforced polymer,CFRP）應(yīng)運而生。CFRP筋輕質(zhì)高強、耐腐蝕抗疲勞、減震性能好,這使它非常適合在腐蝕環(huán)境下橋梁結(jié)構(gòu)中作拉索使用。但CFRP筋的橫向強度及抗剪強度較低,因此傳統(tǒng)的錨具不能直接適用于它。故使用CFRP筋預(yù)應(yīng)力拉索的一個亟待解決的問題就是開發(fā)合適的錨具。本文在課題組既有的粘結(jié)式錨具的基礎(chǔ)上改進為CFRP筋復合式錨具,并找出影響該錨具性能的因素以優(yōu)化提升該錨具的錨固性能。目前,國內(nèi)外對于CFRP筋錨具的研究尚不成熟。為進一步優(yōu)化CFRP筋的專用錨固系統(tǒng),本文依托國家自然科學基金項目（51508235）和（51608234）,在粘結(jié)式錨具的基礎(chǔ)上,圍繞CFRP筋復合式錨具進行了一系列的基礎(chǔ)理論分析、試驗研究等工作。主要的研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1、粘結(jié)式錨具的試驗研究及理論分析基于彈性力學理論,對CFRP筋變截面粘結(jié)式錨具進行了應(yīng)力分析,并研究了錨具內(nèi)錐角和粘結(jié)介質(zhì)厚度等參數(shù)對錨具性能的影響,從而優(yōu)化錨具的結(jié)構(gòu)和幾何... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

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江蘇大學西山人行橋Fig.1.1XishanPedestrianBridge,JiangsuUniversity

江蘇大學碩士學位論文31.2.1CFRP筋錨具的分類目前較常見的CFRP筋錨具包括：粘結(jié)式、夾片式以及復合式錨具，典型的結(jié)構(gòu)形式如圖1.2所示[7]。（1）粘結(jié)式錨具（2）夾片式錨具（3）復合式錨具圖1.2錨具形式圖Fig.1.2AnchorageFormDiagram其中粘結(jié)式錨具和夾片式錨具各有自己的優(yōu)缺點：粘結(jié)式錨具的環(huán)向壓應(yīng)力小，避免了筋材夾傷破壞；夾片式錨具結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便。但兩者均具有局限性：粘結(jié)式錨具因錨固性能要求，其錨固體積一般比較大。粘結(jié)長度大則灌膠工藝復雜對粘結(jié)介質(zhì)的性能要求較高，且群錨中不能單根換筋；夾片式錨具中錨具滑移量較大，夾片易損傷筋材，夾片切口處易發(fā)生應(yīng)力集中。而復合式錨具可以兼具兩者的優(yōu)點，避開他們的不足。1.2.2CFRP筋錨具靜載錨固性能的研究現(xiàn)狀1)粘結(jié)式錨具錨具粘結(jié)力主要包括粘結(jié)膠體的粘結(jié)作用力、筋材螺紋與膠體的機械咬合力以及筋材表面的摩擦力三部分。目前錨具失效的主要特征有筋材斷裂、筋材拔出兩種形式。粘結(jié)式錨具可避免咬傷筋材，錨固性能可靠，且疲勞性能優(yōu)異。臧娜等[7]以普通建筑膠、Lica300植筋膠和環(huán)氧樹脂等做為粘結(jié)介質(zhì)研究了粘結(jié)式錨具的性能。發(fā)現(xiàn)粘結(jié)式錨具的錨固效率與粘結(jié)介質(zhì)的性能有緊密聯(lián)系，認為選擇性能好的粘結(jié)介質(zhì)對錨具的靜載錨固性能具有非常重要的影響。梅葵花等[8]制作了直筒的粘結(jié)式錨具，分別以樹脂和微膨脹水泥作為灌注材料，在筋材表面粘結(jié)應(yīng)變片測試CFRP筋的應(yīng)變變化。結(jié)果表明當灌注材料為樹脂時，試件的破壞形式均為筋材從錨具中被拔出，說明當粘結(jié)長度不變時該種灌注材料粘結(jié)強度不夠大；在相同粘結(jié)長度下，微膨脹水泥作為灌注材料的錨具獲得更高的破壞荷載，認為微膨脹水泥具有更好的粘結(jié)強度。但微膨脹水泥彈性模量大，CFRP筋容易在錨具口處被

江蘇大學碩士學位論文5圖1.3夾片錨具構(gòu)造圖（1-套筒；2-夾片；3-軟金屬管；4-CFRP筋）Fig.1.3Structureofclipanchorage(1-sleeve;2-clip;3-softmetalpipe;4-CFRPbars)張軍等[16]以不同直徑的CFRP筋夾片式錨具為研究對象。錨具設(shè)置了三種錐度，錨環(huán)與夾片間無錐角差；夾片為兩片式，夾片縫隙從大端到小端分別是六片、八片和四片式。通過試驗發(fā)現(xiàn)錐度為1∶15時，筋材出現(xiàn)炸散式破斷方式；當錐度降低時筋材上的應(yīng)力集中現(xiàn)象減校夾片內(nèi)壁做牙紋處理并采用表面有花紋的鋁套管可減小錨具的滑移；筋材直徑大的錨具適合較厚的鋁套管，反之則用較薄的套管。預(yù)緊力可以減小錨具各組件的滑移值，但不影響錨具的極限拉力。許良昊等[17]采用非線性有限元分析方法研究了CFRP筋夾片式錨具的設(shè)計參數(shù)對其錨固效果的影響。對該錨具建立了三維有限元模型，研究預(yù)緊力、錨具長度、錨環(huán)錐角以及錨環(huán)與夾片的錐角差等參數(shù)對錨固性能的影響，并模擬出以上參數(shù)的最佳取值范圍。根據(jù)有限元預(yù)測的最佳參數(shù)制作錨具試件并進行靜載試驗，結(jié)果表明該錨具具有良好的錨固性能。K.Soudki等[18][19]通過更換CFRP筋的表面形式和金屬筒的材質(zhì)來研究兩者界面的接觸性能，并在不同應(yīng)力水平下對該錨具進行試驗，結(jié)果表明該夾片式錨具的靜載性能良好。蔣田勇等[20]通過改變牙紋形狀、金屬軟套筒材質(zhì)、預(yù)緊力、錨固長度、夾片傾角等因素對夾片式錨具進行試驗，得出了這些因素對該錨具錨固性能的影響。QinghuaHan等[21]針對梁柱結(jié)構(gòu)設(shè)計并試驗了一種橫向碳纖維筋增強的大角度夾片式錨具。討論了錨具在靜載條件下的室內(nèi)試驗和數(shù)值分析結(jié)果。對于角度為10°的夾片，直徑為5mm的CFRP筋束可被成功地錨固，但直徑為7mm和9mm的CFRP筋束由于壓應(yīng)力過高而導致錨固失敗。試驗結(jié)果表明套筒內(nèi)外?

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本文編號：2965825