碳纖維絞線串聯(lián)式錨具試驗研究與有限元分析.pdf

1、碳纖維復合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，簡稱CFRP）因其具有耐腐蝕、比強度高、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。目前國內(nèi)外在CFRP筋材錨具的研究與應(yīng)用方面仍然較少，進一步完善CFRP拉索錨具的研究成果、促進CFRP索在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，具有重要價值和

2、意義。
　　本文依托國家自然科學基金項目(51078170)，對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)值模擬和靜載試驗等研究工作。主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　1、CFRP絞線串聯(lián)式錨具的理論分析
　　對所設(shè)計的串聯(lián)式錨具的夾片錨固段和粘結(jié)錨固段分別進行了受力分析。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度、不同錨具總長的錨具施加相同位移荷載時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絞線高強特性的缺點，對三批CFRP絞線錨具試件進行了靜載試驗研究。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)上進行了改進，設(shè)計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)計了7組構(gòu)件進行張拉，錨固效果得以大幅度提高，但仍有四組發(fā)生滑移破壞。第三批錨具試驗對環(huán)氧樹脂砂漿配合比進行了改進并添加氧化鋁，并加強了養(yǎng)護;靜載試驗結(jié)果表明，改進后的串聯(lián)式錨具使