碳纤维（CFRP）预应力筋及拉索锚固系统静力性能的试验研究

摘要

近年来,对CFRP在桥梁及结构工程中的应用研究日趋活跃,CFRP在工程实际中的应用也日趋广泛,但CFRP筋在应用中遇到的最大困难就是锚固问题.该文从解决这一实际问题入手,提出了以RPC作为新型粘结介质的粘结式锚具和改善外形后的夹片式锚具,通过静载试验证明了这两种锚具的可行性,并采用有限元方法分析了粘结式锚具和夹片式锚具各自参数对锚固性能的影响.对于粘结式锚具,该文详细研究了以RPC(活性粉末混凝土)、环氧砂和普通混凝土作为粘结介质的粘结式锚具在不同CFRP筋表面形状、锚固长度、外套筒内壁倾角等参数下的锚固性能.证明了RPC作为粘结介质的优异性能并提出了较为有效的锚固方法.通过对传统夹片式锚具的改造,改善了CFRP筋在夹片式锚具作用下的受力性能,在试验的基础上,详细研究了锚具长度、倾角以及对夹片的预加力等参数对两种不同外表形状CFRP筋的锚固性能.指出,通过对传统夹片式锚具的改造可以对CFRP筋提供有效的锚固.该文采用通用有限元程序Marc,分别对粘结式和夹片式锚具进行了理论分析.研究了不同粘结介质、锚固长度对粘结式锚具锚固性能的影响;研究了不同内壁倾角差值、外套筒内壁倾斜角度以及锚具长度对夹片式锚具锚固性能的影响,得出了与试验结果较为一致的结论.在该文的最后,对适合CFRP筋的锚具的发展和进一步研究提出了建议和注意的问题.

目录

文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2 CFRP在桥梁及结构工程中的应用

1.2.1用FRP对现有结构进行加固

1.2.2 FRP用于新建结构

1.2.3 FRP智能特性在工程中的研究和应用

1.3应用过程中的技术难题和本课题的研究意义

1.4国内外研究的现状

1.4.1国内现有锚具

1.4.2国外对FRP棒材锚具的研究

1.5研究路线

第2章粘结式锚具的试验研究

2.1 溉述

2.1.1锚具的使用要求

2.1.2试验内容及方案

2.1.3试验过程中观察和测量的项目

2.2单根CFRP筋粘结式锚具的试验结果分析

2.2.1粘结介质为活性粉末混凝土(RPC)

2.2.2粘结介质为环氧砂

2.2.3粘结介质为普通混凝土

2.2.4三种粘结介质的比较

2.2.5单根CFRP筋粘结式锚具的典型破坏形式

2.3两根CFRP筋粘结式锚具的试验结果分析

2.3.1试验试件

2.3.2极限拉力

2.3.3滑移的分析

2.3.4两根CFRP筋粘结式锚具的典型破坏形式

2.3.5与单根CFRP筋粘结式锚具的比较

2.3.6小结

2.4本章小结

第3章夹片式锚具的试验研究

3.1概述

3.1.1试验内容及方案

3.1.2试验试件

3.2夹片式锚具的试验结果分析

3.2.1长度及倾角对夹片式锚具系统极限拉力的影响

3.2.2预加力对滑移的影响

3.2.3夹片与CFRP筋的滑移

3.2.4不同长度和倾角的夹片式锚具在夹片预加力为30kN时的滑移

3.2.5锚杯在每级荷载作用下的应变变化

3.2.6夹片式锚具的典型破坏形式

3.3本章小结

第4章锚具受力性能的有限元弹性分析

4.1概述

4.2粘结式锚具的受力性能

4.2.1粘结式锚具的粘结机理

4.2.2影响粘结式锚具锚固性能的因素

4.2.3粘结式锚具的有限元弹性分析

4.3夹片式锚具的受力性能

4.3.1有限元计算模型

4.3.2 CFRP筋自由端滑移与锚杯轴向应变的计算结果及分析

4.3.3倾斜角度差值的影响

4.3.4锚杯内壁倾斜角度的影响

4.3.5锚具长度的影响

4.3.6 CFRP筋所受轴向拉应力

4.4本章小结

结论

参考文献

致谢

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