大拉力碳纤维拉索锚固性能及其应用技术研究

摘要

碳纤维增强复合材料筋(CarbonFiberReinforced PolymerTendon)作为新型的高性能拉索材料,与钢拉索相比,具有高强、轻质、耐腐蚀、抗疲劳等优越性能,适用于大跨度桥梁与其他结构中.其中高效锚固体系是CFRP拉索在工程应用中需突破的关键技术.已有的预应力CFRP拉索锚固体系较成熟的仍是粘结式锚固体系,外形尺寸小、锚固效率高、长期性能稳定的夹片式锚具,特别是拉索群锚是近十多年来国内外一直研究而有待突破的技术瓶颈.本文重点对新型对开错槽夹片式群锚及其应用于大跨体外预应力CFRP拉索受弯结构的性能开展了试验与理论研究,本文的主要研究内容及成果如下: (1)对夹片式锚具的受力机理进行了研究.同时根据预应力碳纤维拉索锚固体系的受力特点与要求,将筋材径向所受压应力作为主要研究参数,借助数值模拟的方法对锚具多项关键参数进行分析,包括:夹片长度、锚杯倾角、预紧力大小、不同的夹片—碳纤维筋摩擦系数、不同的锚杯—夹片摩擦系数、不同的筋材直径等因素对筋材表面压应力的影响.掌握了各项关键参数对锚固性能的影响规律,为CFRP筋夹片式锚具的优化设计奠定了基础,设计开发出三孔预应力拉索夹片式群锚锚具,并验算了锚杯的最大主拉应力能够满足文中试验的要求. (2)对CFRP拉索三孔夹片式群锚锚具进行了静力性能试验研究,得到了所研发的群锚锚具的锚固效率系数,最高可达63.8%. (3)设计并完成了4根体外预应力CFRP索混凝土受弯构件的抗弯性能试验研究,采用的是三折线两个转向块的体外预应力索布置方案,主要参数变量是预应力度λ和体外折线筋转向角θ.对试验构件进行了全过程的非线性受力分析,基于梁体变形的方法对体外预应力CFRP索进行了应力增量的理论计算,并对试验构件的开裂弯矩、极限承载力进行了计算,基于能量法对试验构件的延性水平进行了计算. (4)采用有限元软件ABAQUS对试验构件进行了全过程的建模分析,采用混凝土塑性损伤模型模拟出的裂缝开展情况与实际相符,模拟结果与试验结果对比验证了模拟的合理性.

目录

第一个书签之前