發(fā)布時(shí)間：2020-11-22 17:33

　　 CFRP具有質(zhì)量輕強(qiáng)度高、彈性好、耐腐蝕與疲勞等眾多優(yōu)點(diǎn),具有極高的工程應(yīng)用價(jià)值,有望在未來(lái)土木工程領(lǐng)域中替代傳統(tǒng)鋼筋。但是CFRP材料抗剪強(qiáng)度低,錨固困難,使其在工程中的應(yīng)用受到嚴(yán)重制約。因此,針對(duì)CFRP筋材研究并發(fā)明一種新型錨具,具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。文章依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助,針對(duì)CFRP索股粘結(jié)型錨具錨固性能,論文開(kāi)展的主要內(nèi)容有:(1)歸納和總結(jié)近年來(lái)CFRP筋錨固性能的研究成果,探討現(xiàn)有的直筒型錨具、內(nèi)錐型錨具及其衍生出的幾種粘結(jié)型錨具的優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)力學(xué)計(jì)算各自錨具的錨固受力機(jī)理,從而提出內(nèi)曲面型錨具的發(fā)明設(shè)計(jì),并對(duì)其進(jìn)行力學(xué)計(jì)算證明內(nèi)曲面型錨具的受力性能優(yōu)越。(2)采用大型通用有限元軟件ANSYS建立有限元實(shí)體模型,數(shù)值模擬對(duì)比分析內(nèi)錐型、內(nèi)錐加直筒型、直筒加內(nèi)錐加直筒型錨具和新研發(fā)內(nèi)曲面型錨具這四種不同錨具結(jié)構(gòu)形式的受力性能,包括錨筒接觸擠壓應(yīng)力及錨固區(qū)CFRP索股徑向擠壓應(yīng)力、CFRP索股橫向剪應(yīng)力、CFRP索股軸向拉應(yīng)力分布,通過(guò)有限元計(jì)算分析證明內(nèi)曲面型錨具的錨固性能優(yōu)越。(3)制作新發(fā)明的內(nèi)曲面型錨具物理實(shí)物,將其與CFRP索股組裝制作試驗(yàn)試件進(jìn)行靜載拉伸試驗(yàn)研究。每個(gè)試件的索股含13根5mm的非光圓CFRP筋,通過(guò)軸向拉伸試驗(yàn)獲得極限承載力,從而得到內(nèi)曲面型錨具的錨固效率,進(jìn)而論證內(nèi)曲面型錨具的錨固性能優(yōu)越,能夠完全滿(mǎn)足常規(guī)設(shè)計(jì)要求。(4)再次通過(guò)有限元ANSYS對(duì)內(nèi)曲面粘結(jié)型錨具進(jìn)行參數(shù)和CFRP索股大尺寸多層絲錨具建模分析,為CFRP索股粘結(jié)型錨具的設(shè)計(jì)與研究提供參考。
【學(xué)位單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TQ327.3;TU476
【部分圖文】：

（c）螺紋筋 （d）光圓筋圖 1-1 不同類(lèi)型碳纖維材料國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的 CFRP 索包括棒材和絞線(xiàn)，人們通常又把 CFRP 棒材稱(chēng)作 CFRP 絲或者 CFRP 筋。CFRP 筋橫截面形式大多為圓形狀，表面形式有光滑或壓紋，壓紋形式需進(jìn)行勒痕或纏絲處理。CFRP 筋表面的壓紋形式要比光圓筋與粘結(jié)介質(zhì)的粘結(jié)性能更好碳纖維（CFRP）絞線(xiàn)是將一定數(shù)量的小直徑碳纖維復(fù)合筋絞纏后，再經(jīng)環(huán)氧樹(shù)脂浸潤(rùn)固化而成的筋束，簡(jiǎn)稱(chēng) CFRP 絞線(xiàn)，外形類(lèi)似于鋼絞線(xiàn)。目前 CFRP 絞線(xiàn)的形式有單股7 股、19 股、37 股等，常用的直徑從 3~40mm 不等[16]。在實(shí)際工程中應(yīng)用較多的是 CFR片材及棒材。1.2.3 CFRP 材料優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)鋼鐵、鋁合金等傳統(tǒng)材料的替代，是碳纖維應(yīng)用推廣的主要?jiǎng)恿ΑＥc鋼索相比CFRP 索的制造未達(dá)到一致的標(biāo)準(zhǔn)，CFRP 筋與鋼筋、鋼絞線(xiàn)相比其主要特點(diǎn)如表 1。

圖 1-2 鋼與 CFRP 的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)圖性較差。受溫度影響較為明顯，如果溫度過(guò)高，CFRP 索。系統(tǒng)研究現(xiàn)狀類(lèi)向異性可知其抗剪強(qiáng)度較低，傳統(tǒng)的錨具形式不再適用承載能力最終又是由錨具的錨固性能所決定，因此需要的新型錨具[21-22]。具要是由錨杯、夾片、軟金屬套管等部分組成，通過(guò)傳統(tǒng)P 筋受到拉力時(shí)，夾片受到內(nèi)錐作用，其對(duì) CFRP 筋產(chǎn)生進(jìn)行錨固，如圖 1-3 所示。夾片型錨具更容易產(chǎn)生切口集中現(xiàn)象，從而對(duì)筋材產(chǎn)生一定的剪切作用，將會(huì)容易導(dǎo)破壞[23]，不利于 CFRP 筋材的受力。因此，對(duì)傳統(tǒng)夾片片傾角的改進(jìn)。依據(jù) CFRP 筋的材料特性選取夾片頓角

圖 1-3 CFRP 筋?yuàn)A片型錨具錨具結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，組裝起來(lái)也較為方便，更便于工程現(xiàn)場(chǎng)業(yè)，可重復(fù)利用，組裝完成后即可使用。但滑移量較大，易產(chǎn)低。夾片型錨具容易對(duì)筋材造成夾持損傷，該類(lèi)錨具相對(duì)于粘的穩(wěn)定性較差[25]。同時(shí)，常用夾片型錨具僅能錨固單根 CFRP 傷較大，對(duì)于錨固 CFRP 索股來(lái)講需用多個(gè)夾片型錨具，這樣致使錨具的施工操作更為復(fù)雜，也因此該類(lèi)型錨具的推廣和約。型錨具錨具根據(jù)錨筒結(jié)構(gòu)的不同可分為：直筒式、內(nèi)錐式、直筒加內(nèi)式；根據(jù)粘結(jié)介質(zhì)的不同可分為珊瑚混凝土、環(huán)氧樹(shù)脂、混凝結(jié)介質(zhì)、端堵、螺母等是組成粘結(jié)型錨具的主要部分，端堵帶并間隔一定相同間距。如圖 1-4 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2894614