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。     

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。     

CFRP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)筋或拉索应用到斜拉桥的拉索体系时,黏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CFRP筋夹片式锚具和黏结式锚具的研究成果,提出了锚固CFRP筋的复合式锚具。复合式锚具由楔紧锚固端和黏结锚固端组成,其中楔紧锚固端包括锚杯、带有凹齿的夹片、铝套管以及塑料薄膜,黏结锚固端包括钢套筒和黏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、筋材预张拉力等试验参数对复合式锚具锚固性能的影响。试验结果表明,复合式锚具的试件极限荷载最大为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,锚杯长度40mm,黏结锚固长度100mm;对预张拉锚具,锚杯长度60mm,黏结锚固长度60mm。提出的复合式锚具极限荷载计算式具有较好的适用性。     

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。     

CFRP预应力筋夹片式锚具设计

锚具对CFRP预应力束性能的发挥起着重要作用,论文针对夹片式锚具的研发进行了阐述。从理论上进行了碳筋夹片式锚具体系受力分析,以及确定锚具的锥角a的取值范围及其与材料间摩擦系数的关系,并利用有限元软件ANSYS进行了锚具受力分析。论文讨论了锚环锥角、夹片与锚环之间的锥角差、锚具长度、铝套管厚度等因素对锚具性能的影响,通过数值分析确定上述参数的取值范围。根据对锚具简化受力体系和有限元分析的结论,设计了Ф8mm规格的CFRP预应力束锚具,并进行了试验。试验结果表明,该锚具具有较好的锚固性能,已经达到实用价值。     

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.     

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。     

高强CFRP筋夹片式锚具的弹性有限元分析

基于有限元数值分析技术,以新型夹片式FRP(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)筋后张法锚具为研究对象,研究其在夹持高强CFRP筋时,CFRP筋和锚具系统在锚环和夹片间不同角度、不同锚具长度、套管和CFRP筋之间不同摩擦系数下的基本力学性能,从而为高强CFRP筋锚具系统的研究开发提供参考。     

压力型CFRP筋锚杆的拉拔破坏试验与分析

为把CFRP筋锚杆更好地应用到岩土锚岩中,制作三丝7CFRP筋压车型锚杆,通过场地试验,对锚杆的极限承载力、锚头位移和锚固体应变进行理论分析,并形成一套压力型CFRP筋锚杆的制作和施工工序。     

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。     

不同粘结介质中CFRP筋锚固性能的试验研究

为寻求一种更好的粘结介质以改善CFRP筋粘结式锚具的锚固性能,通过静载试验研究了不同表面形状和锚固长度的CFRP筋在超高性能混凝土RPC、环氧铁砂、环氧石英砂和普通混凝土等四种不同粘结介质中的受力锚固特征。结果表明:CFRP筋的表面形状显著影响其锚固性能;CFRP筋在环氧铁砂和环氧石英砂中的锚固性能基本一致;在其他条件相同时,RPC对CFRP筋的锚固性能最好,环氧砂次之,普通混凝土较差;对于抗拉强度保证值2550MPa、直径10mm的表面压纹CFRP筋,其在抗压强度为130MPa的RPC中的锚固长度达到25d(d为CFRP筋的直径)时即可保证CFRP筋的强度予以充分发挥,而同样的CFRP筋在环氧砂和普通混凝土中的锚固长度为35d时亦不能保证CFRP筋被拉断。因此,在目前可供选择的粘结介质中,RPC作为综合性能优良的粘结介质可在粘结式锚具中对具有表面压纹的高强CFRP筋提供最有效的锚固。     

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。     

多丝碳纤维拉索静载试验研究

碳纤维增强复合（CFRP）筋具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等优异性能，非常适合制作桥梁拉索用于恶劣的工作环境中。由于CFRP筋的横向强度和抗剪强度较低，用其制作拉索面临的一个关键问题是开发合适的锚同系统。文中针对直径为7mm的光圆CFRP筋研制了7丝CFRP筋粘结锚具。对研制成功的7丝CFRP拉索，进行了静载试验，研究结果表明，研制成功的多丝CFRP拉索应力强度达2200MPa，锚具锚围效率达95％以上。     

FRP筋大型粘结式群锚体系试验研究

本文开发了一种以超高性能水泥基材料活性粉末混凝土(RPC-Reactive Powder Concrete)作为粘结介质锚固多束碳纤维增强塑料(CFRP-Carbon Fiber Reinforced Polymer)预应力筋的粘结式锚固体系。制作了一组采用9根直径12.6mm的CFRP筋作为预应力筋的CFRP筋-锚具组装件GA12-9,通过张拉试验研究了其力学性能。试验中观测了多束筋材受力的不均匀特征,最终多束筋材发生粘结破坏。研究证明,群锚试件特有的不均匀性会降低其承载能力,研究确定了承载能力折减系数。同时,本文确定了适用于单根、多根CFRP筋粘结锚固体系的粘结强度以及临界锚固长度的预测公式,与试验结果吻合良好。研究证明,采用9根抗拉强度约2300MPa的带肋CFRP筋作为预应力筋,以强度为130MPa的RPC作为粘结介质,筋材间净距设置一倍筋直径,需要25倍筋材直径锚固长度能够提供其有效锚固。