FRP筋复合式锚具锚固性能的试验研究

当复合材料FRP(Fiber Reinforced Polymer/Plastics)筋或拉索应用到缆索承重桥梁的拉索体系中时,粘结式锚具和夹片式锚具均有其自身的局限性。对此,根据普通拉索锚固体系的特点,并结合FRP筋夹片式锚具和粘结式锚具的研究成果,提出了锚固FRP筋的复合式锚具。复合式锚具由后部的楔紧锚固和前部的粘结锚固组成,其中楔紧锚固部分包括锚杯、带有凹齿的夹片、铝套管以及塑料薄膜,粘结锚固部分包括钢套筒和粘结介质-活性粉末混凝土RPC(Reactive Power Concrete)。静载试验研究了锚杯长度、钢套筒长度、夹片预紧力、筋材预张拉力等参数对复合式锚具锚固性能的影响。结果表明:复合式锚具试件中的极限荷载最大为208kN,相应的锚固效率系数为104%,大于95%,满足规范要求。复合式锚具两种锚固形式的锚固长度较合理组合为:对不预张拉锚具,可取锚杯长度40mm以及粘结锚固长度100mm;对预张拉锚具,可取锚杯长度60mm以及粘结锚固长度60mm。提出的复合式锚具极限荷载计算式具有较好的适用性。     

新型CFRP筋夹片式锚具理论与试验研究

提出CFRP筋夹片式锚具新的计算理论,并以此理论为依据设计一种新型CFRP筋夹片式锚具,它由锚杯、四片式夹片、涂砂铝套管或涂砂铜套管组成。在理论推导过程中,将夹片式锚具各组件在长度方向上分成多个等份,对其中各组件任意等份建立力学计算模型,并考虑各夹片间的独立性;通过静载试验对夹片式锚具的锚固性能进行测试,并分析比较锚杯拉应力的理论计算与试验实测结果。结果表明,该CFRP筋夹片式锚具计算理论能计算锚具各点的应力及横向位移,并能预测锚具极限承载力;此夹片式锚具适用于锚固高强CFRP筋,它的平均锚固效率系数达到94.9%,且性能稳定;锚杯拉应力的理论计算与试验实测结果较吻合。     

CFRP预应力筋夹片式锚具的试验研究

传统的夹片式锚具应用于CFRP(Carbpon:Fiber Reinforced Polymer/Plastics)预应力筋时必须进行改进,改进后的夹片式锚具由凹齿曲面的夹片、锚杯、塑料薄膜以及薄壁铝套管等组成.在夹片式锚具设计过程中,首先通过锚具的静力分析,推导锚杯的应力公式,然后根据Yon Mises屈服准则确定锚杯的最小厚度,再由锚杯和夹片的几何关系得到夹片的几何尺寸.试验研究表明,当锚杯倾角为3°、夹片预紧力为 100 kN、铝片厚度为1 mm、凹齿间距为12.85 mm和凹齿深度为0.3 mm时,夹片式锚具表现出较好的锚固性能,极限荷载达到了185 kN,相应的锚固效率系数为96.4%.锚杯长度、锚杯倾角、夹片预紧力、凹齿间距、深度和宽度以及铝套管的厚度等试验参数,均对夹片式锚具的极限承载力及CFRP筋和夹片之间的滑移量有较大影响.锚杯应力的实测值与理论值吻合良好,验证了锚具应力分析的可靠性.极限荷载的计算式具有较好的适用性.     

CFRP预应力筋夹片式锚具的试验研究

传统的夹片式锚具应用于CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer／Plastics）预应力筋时必须进行改进,改进后的夹片式锚具由凹齿曲面的夹片、锚杯、塑料薄膜以及薄壁铝套管等组成。在夹片式锚具设计过程中,首先通过锚具的静力分析,推导锚杯的应力公式,然后根据VonMises屈服准则确定锚杯的最小厚度,再由锚杯和夹片的几何关系得到夹片的几何尺寸。试验研究表明,当锚杯倾角为3。、夹片预紧力为100kN、铝片厚度为lmm、凹齿间距为12．85mm和凹齿深度为0．3mm时,夹片式锚具表现出较好的锚固性能,极限荷载达到了185kN,相应的锚固效率系数为96．4％。锚杯长度、锚杯倾角、夹片预紧力、凹齿间距、深度和宽度以及铝套管的厚度等试验参数,均对夹片式锚具的极限承载力及CFRP筋和夹片之间的滑移量有较大影响。锚杯应力的实测值与理论值吻合良好,验证了锚具应力分析的可靠性。极限荷载的计算式具有较好的适用性。     

碳纤维筋复合型群锚的设计及试验研究

为解决多根碳纤维(CFRP)筋的锚固问题,设计了3种CFRP筋复合型群锚,并进行静载锚固性能试验,测试锚具的极限拉力、各级荷载下CFRP筋的应变和锚具的总位移量。结果表明:所研制复合型群锚可有效锚固多根直径8 mm的CFRP筋,夹片与黏结组装件间抗滑移性能良好;黏结材料厚度为2 mm、金属筒长度为400 mm、金属筒厚度为3 mm时,锚具锚固性能较好,锚固效率系数达99.5%;金属筒受拉区最大拉应力出现在受拉区与夹持区临界处,较薄金属筒在该位置有拉断现象。     

CFRP预应力筋夹片式锚具的试验研究

CFRP预应力束应用于工程结构中,其锚具的性能起着重要作用。论文介绍了CFRP预应力束夹片式锚具Φ8mm和Φ10mm两种规格的尺寸设计和受力特点,并对该锚具应用于国产和进口碳筋锚固的实际性能进行了试验研究。通过试验,分析了锚具长度、锥角差、铝片厚度等因素对锚具极限拉力的影响。试验结果表明,当锚具长度为95mm,夹片与锚环之间的锥角差为0.3°左右时,锚具锚固性能较好。此外,铝片的厚度应根据夹片内侧的形式和碳筋的直径确定,预紧力对碳筋的极限张拉强度没有影响,但会影响锚具体系各部分的滑移量。预紧力越大,各部分的滑移量越小。     

碳纤维筋夹片式锚具锚固性能的试验研究

通过改变传统夹片锚具的外形与几何尺寸来解决碳纤维(CFRP)筋的锚固问题。通过静载试验详细研究了改进后CFRP筋专用夹片式锚具的不同几何参数对其锚固性能的影响,并通过50次周期荷载试验和200万次疲劳试验证明了这种锚具锚固CFRP筋的可行性。试验结果表明,改进后的夹片式锚具能够有效锚固试验中所采用的CFRP筋。     

CFRP筋复合型锚具锚固性能研究

为解决碳纤维增强复合材料(CFRP)筋的锚固问题,研制了由粘结材料、金属筒、夹片和锚环组成的CFRP筋复合型锚具,并进行了夹片长度、金属筒长度、夹片夹持位置以及粘结材料对CFRP筋复合型锚具的锚固性能影响试验.结果表明:粘结材料、金属筒长度和夹片夹持位置均对锚固性能有较大影响;夹片的夹持位置应避免在金属筒两端,且宜使金属筒受压区长度小于受拉区长度;Lica-B型粘结材料锚固性能优于Lica-A型粘结材料;复合型锚具各组件协同工作性能良好,夹片与金属筒间无滑移产生;参数合理的该类复合型锚具可有效锚固直径为8 mm的CFRP筋.     

CFRP筋黏结型锚具的性能研究及模拟分析

CFRP筋作为高强钢筋、钢丝的一种高性能新型替换材料,能较好的解决结构耐久性问题,通过对CFRP筋黏结型锚具的锚固机理分析和试验研究,较详细分析了CFRP筋的荷载-滑移关系、极限抗拉强度及锚具内应力-应变关系,验证了光圆CFRP筋螺丝端杆锚具的锚固性能。     

CFRP筋锚固技术试验研究

为探讨CFRP筋锚固新技术及其研发方向,首先对目前既有的CFRP筋各种类型锚具的锚固机理进行分析,并结合大量试验结果,对锚固性能的影响因素进行总结,探讨各种锚具的优点、存在的问题。最后从结构形式及材料上,对新型锚具的研发方向进行探讨。分析表明:夹片式锚具对组装工艺要求高,仅能锚固单根CFRP筋,且抗疲劳性能不佳;黏结型锚具较适用于锚固CFRP束股,环氧树脂是比较理想的黏结介质材料,但既有黏结型锚具存在CFRP束股受力不均、在小孔端处存在应力集中及弯折问题,应进行改进;夹板式锚具是CFRP筋强度测试的良好方法。     

套筒灌胶式FRP筋材锚固体系的试验研究

在国外几种较为成熟的FRP筋材锚固方式的基础上,对基于我国现有张拉设备的套筒灌胶式FRP筋材锚固体系进行了试验研究,对影响该体系锚固性能的主要因素进行了分析,并归纳了该锚固体系操作的主要过程及优、缺点,从而开发出安全、经济、实用的锚固体系。     

碳纤维增强复合材料筋复合型锚具试验研究和有限元分析

为综合粘结型锚具与夹片型锚具各自的优点,在已有碳纤维增强复合材料(简称CFRP)筋锚具的基础上,研究由粘结部分与夹持部分协同工作而成的复合型锚具。由直筒粘结型锚具的静载试验,研究胶体粘结性能,粘结长度、胶体厚度对锚固性能的影响。通过复合型锚具静载试验,研究该类锚具的失效模式、极限荷载、滑移变形等,结合锚固区实测应力变化,初步分析锚固应力的传递机制。通过有限元分析方法,模拟计算夹片倾角、锥角差、预紧力等参数对复合型锚具内部受力的影响,得到建议设计参数,为复合型锚具结构优化提供参考。     

Tensile properties and pullout behaviour of AFRP and CFRP rods for grouted anchor applications

Fiber-reinforced-plastic (FRP) rods have been introduced in the market for grouted ground anchors. The resistance to corrosion and chemical attack, high strength-to-weight ratio, and ease of handling of these rods make them a better alternative to steel tendons in some applications of ground anchors. However, to fully utilise FRP rods as tendons for cement grouted anchors, some aspects of their behaviour have to be determined, including tensile properties, tensile capacity, bond strength in cement grout, long-term strength and durability in alkaline environments. In this paper, the tensile characteristics, bond strength and pullout behaviour of AFRP and CFRP rods embedded in cement grout are discussed. The pullout test program involved four types of rods, four types of cement grouts and three types of anchorage tubes with three bonded lengths. The experimental results have shown that the tensile properties of the FRP rods are close to the manufacturers’ data. The surface geometry of FRP rods, the properties of the filling grout and the stiffness of the host medium (anchorage tube) influence the pullout behaviour, pullout capacity and maximum bond stress of cement grouted FRP anchors.     

后植型FRP束锚固件与砌体材料锚固性能研究

针对FRP束锚固件在砌体材料（实心黏土砖）中的应用进行了研究,相比植入FRP束的混凝土试件,实心黏土砖的体积较小,因此其锚固性能会有明显不同。首先通过拉拔试验对FRP束与实心黏土砖的锚固性能进行了深入研究,分析并总结了相关重要参数对其锚固性能及破坏模式的影响规律。试验结果表明,采用预浸折叠式FRP束能有效提高锚固强度、预钻孔尺寸对锚固强度的影响较为明显。通过对试验结果和现有混凝土锚固强度模型的分析,确定锚固强度和破坏的有效投影面积相关,提出了两个针对FRP束与砌体材料的锚固强度模型,两者均能较准确的预测FRP束与砌体材料的锚固强度。     

纤维复合材料自锁式锚具设计及力学性能研究

为有效张拉和锚固环向纤维布,提出一种新型的锚固系统--自锁式锚具,该锚具由锚头、螺栓、螺母和高强纤维布组成,可以根据需要组合成单层纤维布或双层纤维布的张拉锚固装置。自锁式锚具可分为锚头固定式和锚头活动式两种,试验研究表明：锚头固定式锚具不使用黏结胶,适用于对混凝土墩柱进行快速加固,可以对环向碳纤维条带施加20%左右的预应力;锚头活动式锚具工艺简单,可以对环向碳纤维条带施加超过30%的环向预应力,更适用于实际工程。基于试验结果,给出了锚具尺寸和纤维布长度的计算方法,提出了通过扭力扳手对环向纤维布施加和控制预应力的方法,建立了扭矩与环向纤维布中预应力的换算式,并验证了该式的可靠性;分析了环向纤维布张拉过程中锚具的受力机理,理论分析和试验结果表明自锁式锚具具有良好的可靠性和实用性。     

碳纤维增强复合材料筋黏结型群锚静载试验研究

为了更好地了解环氧树脂封装的多根CFRP筋黏结型锚固的工作性能,对7组锚具组装件进行了静载试验,研究了各组组装件的破坏形态、荷载-滑移行为、加载过程中CFRP筋应变的发展等,并对影响CFRP筋黏结型锚具锚固的主要因素作了介绍。本研究,为CFRP筋黏结型锚具应用于悬挂建筑试点工程提供了有力的依据。     

无粘结预应力筋用球墨铸铁一体化锚具锚固体系的研制与应用

球墨铸铁一体化锚具锚固体系是在总结国内近 2 0年来预应力筋锚具应用基础上针对无粘结预应力筋开发的专用锚具,它的特点是张拉端锚具采用球墨铸铁将垫板与锚环一体化,材料用量少,结构紧凑,锚固可靠;固定端锚具设计为摩擦片式挤压锚,挤压锚制作方便,锚固更为可靠,其性能符合国标GB/T14 370 - 2 0 0 0的有关要求,同时也适用于 2 0 0 0MPa级预应力筋。此外该锚固体系的最大特点是可以完全实现预应力筋全长封闭