大噸位FRP拉索整體錨固體系優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià).pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer，簡(jiǎn)稱FRP)因具有輕質(zhì)高強(qiáng)，耐疲勞、腐蝕等優(yōu)勢(shì)，在土木工程領(lǐng)域中逐漸得到推廣應(yīng)用并具有廣闊的前景。其中玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(BFRP)具有穩(wěn)定性好、力學(xué)性能優(yōu)異、造價(jià)低、綠色環(huán)保、電絕緣、耐腐蝕、耐高溫等特性。FRP拉索作為受拉構(gòu)件被認(rèn)為是最能發(fā)揮FRP材料抗拉強(qiáng)度高特性的結(jié)構(gòu)形式，玄武巖纖維拉索由于其性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，在大跨橋梁中具有突出的競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)。但是大噸位FRP拉索

2、錨固體系不成熟一直是阻礙FRP拉索在重大工程中應(yīng)用的制約因素?，F(xiàn)有FRP拉索錨固方法多適用于單根筋材及小噸位FRP拉索群錨，沒(méi)有一種安全、可靠、效率高的適用于多根、大噸位FRP拉索的錨固體系。因此本文基于BFRP拉索的錨固方法，開(kāi)展了以下三個(gè)方面的研究:
　　(1)大噸位FRP拉索整體式錨固體系的理論和有限元優(yōu)化分析、拉索制作工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)。從理論方面探究FRP拉索錨固區(qū)索體-荷載傳遞介質(zhì)、介質(zhì)-鋼錨杯兩個(gè)界面上摩擦系數(shù)的臨界關(guān)系，

3、拉索錨固體系的理論承載力，并得到相應(yīng)的公式。借助ANSYS有限元分析軟件對(duì)500噸級(jí)FRP拉索錨具進(jìn)行分析，得到錨固區(qū)介質(zhì)剛度區(qū)段數(shù)量為4段、錨固長(zhǎng)度為1000mm、對(duì)FRP索體-介質(zhì)界面進(jìn)行強(qiáng)化處理以增強(qiáng)錨固力，提出FRP拉索錨固體系優(yōu)化設(shè)計(jì)的建議和方向。開(kāi)發(fā)了不同纖維種類浸膠固化為變剛度的新型大噸位FRP拉索錨固體系的荷載傳遞介質(zhì)，提出了沿FRP拉索軸向切槽來(lái)釋放拉索錨頭環(huán)向變形的處理方法。
　　(2)大噸位FRP拉索整體式錨

4、固體系靜力性能試驗(yàn)研究。介紹了按照優(yōu)化設(shè)計(jì)的思路、方法來(lái)制作FRP拉索錨頭的工藝;完成了37根Φ4mmBFRP拉索整體式錨固體系的靜力性能試驗(yàn)，研究拉索自由段筋材組合后的力學(xué)特性，得到拉索整體剛度為63.9GPa，重點(diǎn)研究FRP拉索錨固區(qū)相對(duì)滑移量與有限元分析數(shù)據(jù)吻合、錨固區(qū)剪應(yīng)力分布傳遞方式與變剛度的荷載傳遞介質(zhì)有限元分析值接近，計(jì)算得FRP拉索錨具效率系數(shù)平均值為0.98。
　　(3)大噸位FRP拉索整體式錨固體系疲勞性能初探