碳纤维拉索及其锚固系统横向受力性能试验研究

摘要

传统斜拉桥斜拉索及悬索桥吊杆体系一般采用钢绞线或平行钢丝束，随着桥梁跨度的不断增大，拉索或吊杆普遍面临着钢材锈蚀导致的结构耐久性问题和由于钢材材料重度大导致的桥梁结构本身自重产生的应力占承重体系容许应力随着跨度增大呈平方增长、施工工程量大等问题。此外钢材拉索或吊杆建成以后的维护和更换造价高，对现有交通产生较严重影响，这就要求大跨桥梁所使用的材料必须具有超高性能及良好耐久性，以保证处于恶劣环境工作的大跨桥梁拉索或吊杆体系在长期荷载作用下的稳定性和耐久性。碳纤维增强复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)以其强度高、重量轻和免锈蚀等优异性能极有希望成为大跨桥梁钢拉索或吊杆的替代品，RPC（Reactive Powder concrete）以其具有的超高抗压强度、高耐久性及高韧性等优良性能极有希望成为拉索或吊杆体系粘结式锚具中传统水泥砂浆等粘结介质的替代品。
　　本文结合国家自然科学基金项目－CFRP拉索及其锚固系统的抗冲击性能研究（NO:51478177），对两端采用以RPC为粘结介质的粘结式锚具的CFRP拉索的横向受力特点进行了试验研究，主要内容包括：
　　(1)对两端采用粘结式锚具的CFRP拉索试件进行纵向静力拉拔和横向静力试验，研究内容包括试件在纵向静力作用下的破坏形式、极限荷载、锚具内应变分布特征及荷载滑移曲线，横向静力荷载作用下的破坏形式、极限横向荷载、最大横向位移、横向荷载-位移曲线、极限状态下锚具内粘结应力分布特征及荷载滑移曲线试验结果表明：在横向静力加载试验中锚具临界锚固长度小于150mm,初张力的施加有利于CFRP拉索的横向受力性能。
　　（2）利用湖南大学高性能落锤冲击试验机，对两端带粘结式锚具的CFRP拉索试件进行横向低速冲击试验研究，主要研究了为碳纤维拉索及其锚固系统在横向冲击荷载作用下的筋材及其锚固系统的破坏形态，横向冲击荷载—位移曲线，极限索力及索力增量，滑移特点，探讨了不同锚固长度、不同冲击能量及防护等参数对试件抗冲击性能的影响，分析了CFRP棒材在冲击荷载作用下的吸能能力。试验结果表明：冲击能量增大50％，横向剪断角增加0.2?；承受初始冲击荷载作用试件的初始滑移阀值仅为45.92kN-50.56kN；横向冲击荷载作用下的CFRP拉索的临界锚固长度小于150mm。
　　（3）在CFRP拉索横向静动力试验结果的基础上，对两种不同荷载作用下试件的破坏模式，极限横向荷载，极限纵向索力及索力增量，滑移特点等展开对比分析。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 纤维增强复合材料FRP概述

1.3 RPC概述

1.4 本文主要研究内容及意义

第2章 碳纤维拉索和吊杆及其锚固系统静力试验研究

2.1 引言

2.2 试验概况

2.3 试验结果及分析

2.4 本章小结

第3章 碳纤维拉索及其锚固系统落锤动态冲击性能试验研究

3.1 引言

3.2 试验概况

3.3 试验结果及分析

3.4 试验参数影响分析

3.5 吸能能力分析

3.6 本章小结

第4章 静动试验结果对比分析

4.1 引言

4.2 试验结果对比分析

4.3 本章小结

结论与建议

结论

建议

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表或已录用的学术论文