碳纖維絞線串聯(lián)式錨具試驗(yàn)研究與有限元分析.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，簡(jiǎn)稱CFRP）因其具有耐腐蝕、比強(qiáng)度高、比模量高、抗疲勞等優(yōu)越性能，作為橋梁拉索在海灣海峽工程及超大跨工程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。由于該材料與鋼索材料相比具有較大的差異，故傳統(tǒng)的鋼絞線拉索錨具不再適用于CFRP絞線的錨固。目前國(guó)內(nèi)外在CFRP筋材錨具的研究與應(yīng)用方面仍然較少，進(jìn)一步完善CFRP拉索錨具的研究成果、促進(jìn)CFRP索在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，具有重要價(jià)值和

2、意義。
　　本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51078170)，對(duì)碳纖維絞線拉索串聯(lián)式錨具做了單軸受拉狀態(tài)下的理論分析、數(shù)值模擬和靜載試驗(yàn)等研究工作。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　1、CFRP絞線串聯(lián)式錨具的理論分析
　　對(duì)所設(shè)計(jì)的串聯(lián)式錨具的夾片錨固段和粘結(jié)錨固段分別進(jìn)行了受力分析。分析了錨固區(qū)夾片段為滿足碳纖維絞線的錨固性能應(yīng)當(dāng)滿足的條件，以及錨固區(qū)粘結(jié)段在受拉狀態(tài)下的荷載傳遞規(guī)律，為錨具的設(shè)計(jì)提供參考。
　　

3、2、錨具荷載傳遞規(guī)律的有限元數(shù)值模擬
　　應(yīng)用有限元數(shù)值方法對(duì)碳纖維串聯(lián)式錨具做了單軸受拉的數(shù)值模擬。根據(jù)錨具軸對(duì)稱性，選用SOLID185單元建立四分之一單筋錨具模型;考慮材料的彈塑性、CFRP絞線的各向異性以及接觸非線性等因素，分析研究了不同夾片長(zhǎng)度、不同錨具總長(zhǎng)的錨具施加相同位移荷載時(shí)的夾片軸向受力狀況以及不同位移荷載下的夾片軸向受力變化規(guī)律。
　　3、CFRP絞線錨具的試驗(yàn)研究
　　為克服CFRP材料抗剪能力差

4、、難以充分發(fā)揮CFRP絞線高強(qiáng)特性的缺點(diǎn)，對(duì)三批CFRP絞線錨具試件進(jìn)行了靜載試驗(yàn)研究。第一批試件采用絞線外裹工程塑料的夾片式錨具，靜載試驗(yàn)結(jié)果表明試件全部發(fā)生了滑移破壞;第二批試件在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了由夾片錨固段和粘結(jié)錨固段兩部分構(gòu)成的串聯(lián)式錨具，設(shè)計(jì)了7組構(gòu)件進(jìn)行張拉，錨固效果得以大幅度提高，但仍有四組發(fā)生滑移破壞。第三批錨具試驗(yàn)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂砂漿配合比進(jìn)行了改進(jìn)并添加氧化鋁，并加強(qiáng)了養(yǎng)護(hù);靜載試驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的串聯(lián)式錨具使