碳纤维增强预应力筋锚具的设计研究

摘要

CFRP（碳纤维增强塑料）筋作为一种新型的复合材料，和钢筋相比具有比强度高、抗腐蚀能力强、抗疲劳性能好、耐电磁等优点，在预应力结构中作为预应力筋代替传统的预应力用高强度钢绞线，具有很好的发展前景。 目前使用的CFRP筋在具有上述优点的同时，还存在一些不足，主要表现为：材料各向异性，抗剪强度低，造成受力上有许多不同于传统材料的现象。碳纤维锚具的研究目前已成为全球预应力科研的研究热点。CFRP作为预应力材料，首先要解决锚固问题，其最终承载能力取决于锚具系统的锚固性能而不是预应力筋本身的强度。 现有的碳纤维筋锚具主要有两大类：楔紧型锚具和粘结型锚具。在工程应用中仍然存在以下几个重要问题：（1）楔紧型锚具在锚固区对碳纤维筋产生过大的夹持力，导致碳纤维筋的剪切破坏；（2）粘结型锚具中，粘结材料在长期载荷作用下会发生蠕变，导致过大的预应力损失。 本课题研究以碳纤维锚具的基本锚固单元为研究对象，设计一种新型CFRP筋锚具，从静载试验、数值计算两个方面着手确定该锚具的最佳参数，并通过静载试验、疲劳试验研究该锚具性能，旨在设计一种适用于CFRP筋的新型CFRP筋夹片式锚具，解决CFRP筋在预应力结构中的锚固问题，推动CFRP筋在预应力结构中的应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1概述

1.2纤维

1.3 FRP筋的简介

1.3.1 FRP筋的特点

1.3.2 FRP筋的性能比较

1.4 CFRP筋的研究和在工程中的应用现状

1.4.1 CFRP筋的基本性能

1.4.2国外CFRP筋在工程中的应用

1.4.3国内CFRP筋在工程中的应用

1.5本课题的研究内容

第2章现有的CFRP筋锚具综述

2.1楔形夹持式锚具

2.1.1夹片式锚具

2.1.2锥塞式锚具

2.2粘结型锚具

2.3楔形树脂锚具

第3章新型弹簧夹片式锚具的设计和研究

3.1新型弹簧夹片式锚具

3.2静载锚固试验

3.2.1锚具使用要求

3.2.2试验方案

3.2.3试验设备和试验环境

3.2.4加载装置和试件的制作

3.2.5 CFRP筋锚具组装件的破坏形式

3.2.6试验结果

3.2.7试验结果分析

3.3有限元分析

3.3.1有限元计算模型

3.3.2不同夹片倾角下CFRP筋的径向压应力

3.3.3不同锚具长度下CFRP筋的径向压应力

3.4本章小结

第4章新型CFRP筋锚具的试验研究

4.1静载锚面试验

4.1.1试验方案

4.1.2试验设备和试验环境

4.1.3试件

4.1.4试验结果

4.2疲劳荷载性能试验

4.2.1试验方案

4.2.2试验设备和试验环境

4.2.3试件

4.2.4试验结果及分析

4.2.5疲劳200万次后组装件的静载锚固性能

4.3本章小结

第5章结论和展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢