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原文传递易锁定紧固预埋槽研制及力学性能研究

论文题名：	易锁定紧固预埋槽研制及力学性能研究
关键词：	易锁定紧固预埋槽;结构形式;力学性能分析;有限元分析
摘要：	预埋槽道是用于隧道内固定综合管线、机电等设备的一种新型结构，与传统预埋槽道技术不同的是，紧固预埋槽是通过锁紧螺杆将锚杆与槽道锁紧固定为整体结构，预埋于混凝土构件。工程后期运营中，若槽道出现毁损问题，可进行维护、更换。针对传统预埋槽道定位、脱模复杂的缺陷，本文从实际工程问题出发，研制一种易锁定紧固预埋槽，实现了预埋槽与模具的精准锁定，易于混凝土构件脱模。鉴于目前国内外学者极少对紧固预埋槽的力学性能进行全面系统的分析，本文采用理论分析、有限元分析与试验相结合的手段，研究紧固预埋槽的力学性能。本文的主要研究内容包括：　　（1）易锁定紧固预埋槽的结构形式。针对本文研制的一种易锁定紧固预埋槽，从结构形式、工作原理两个方面介绍了定位阶段预埋槽易锁定装置与使用阶段紧固预埋槽的特性。槽道内部设置钳形塑料件，可实现预埋槽与模具的锁定，提高脱模效率；紧固预埋槽内部增设锁紧螺杆，若槽道出现毁损，便于维护、更换。　　（2）易锁定紧固预埋槽的力学性能分析。介绍了影响紧固预埋槽力学性能的主要因素，分析轴拉、剪切荷载下紧固预埋槽的破坏模式与极限承载力。为研究预埋槽易锁定装置在新浇筑混凝土侧向压力下的挠度，对该装置进行简化，并提出理论计算公式。结果表明：1）轴拉荷载下，混凝土发生锥体破坏，紧固预埋槽的抗拉承载力为151.97kN；2）剪切荷载下，T型螺栓发生剪切破坏，紧固预埋槽的抗剪承载力为192.92kN；3）预埋槽易锁定装置在新浇筑混凝土侧向压力下产生的挠度为0.205mm，在槽道施工误差允许范围内。　　（3）易锁定紧固预埋槽的有限元分析。采用有限元软件ABAQUS对易锁定紧固预埋槽进行数值模拟，分析紧固预埋槽在轴拉、剪切荷载下的破坏模式与极限承载力，以及预埋槽易锁定装置在混凝土侧向压力下的受力性能。有限元结果表明：1）轴拉荷载下，混凝土发生锥体破坏，紧固预埋槽的抗拉承载力为143.08kN；2）剪切荷载下，T型螺栓发生剪切破坏，紧固预埋槽的抗剪承载力为205.52kN；3）紧固预埋槽的有限元分析结果与理论计算结果对比误差在10%以内，验证了有限元分析的合理性与准确性；4）混凝土侧向压力下，预埋槽易锁定装置整体位移为0.27mm，满足槽道施工误差要求，表明预埋槽易锁定装置是有效可行的。　　（4）紧固预埋槽的力学性能测试。测试紧固预埋槽主要部件的材料性能，并对紧固预埋槽试件进行力学性能测试，观察紧固预埋槽试件的破坏过程、破坏模式与极限承载力。试验结果表明：1）轴拉荷载下，T1~T3试件均为混凝土锥体破坏，抗拉承载力平均值为152.2kN；2）剪切荷载下，S1~S3试件均为T型螺栓剪切破坏，抗剪承载力平均值为193.67kN；3）紧固预埋槽的试验结果与理论计算结果基本一致，与有限元分析结果误差在10%以内，说明紧固预埋槽的力学性能分析具有一定的可靠性。
作者：	刘雅林
专业：	建筑与土木工程
导师：	于国军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2021