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CFRP筋粘结型锚具力学性能分析及试验研究
| 论文题名： | CFRP筋粘结型锚具力学性能分析及试验研究 |
| 关键词： | 缆索桥梁;碳纤维增强复合材料;粘结型锚具;力学性能 |
| 摘要： | 碳纤维增强复合材料（CFRP）具有耐腐蚀、轻质、高强等特点，其用来代替钢丝在缆索桥梁中的应用能够延长桥梁使用寿命、减轻自重、增大跨径。但CFRP筋及索是各向异性材料，垂直纤维方向的抗剪强度远低于沿纤维方向的抗拉强度，使得其锚固异常困难，容易造成锚固损伤。因此研究合适的锚固体系锚固CFRP筋及索对其工程应用有重要意义。本文针对改善粘结型锚具加载端处的应力集中问题进行了相关研究，主要研究内容与结论包括： （1）以拉美公式为基础用圆柱过盈对内锥型、锚杯内壁面变倾角的单弧锥型和双弧锥型锚具压力分布进行分析。分析结果表明内锥型锚具在加载端处压力最大，单弧锥型锚具在倾角最大的自由端处压力最大，双弧锥型锚具在倾角最大的锚具中部压力最大。 （2）采用ANSYS软件对CFRP筋粘结型锚具内部应力分布进行有限元分析。分析结果表明锚杯内壁面压力分布趋势与理论分析一致，CFRP筋表面径向压应力与锚杯内壁面压力分布一致。单弧锥型和双弧锥型锚具能够减小加载端处的应力集中，且在径向压应力大的位置剪应力也会增大，剪应力会进一步影响轴向应力。 （3）对CFRP筋粘结型锚具进行张拉试验，对锚具爆炸式破坏、剪断破坏和滑移破坏进行总结并分析成因。从荷载滑移曲线中得出极限承载力随锚固长度的增加而增大。且同一荷载作用下，锚固长度越长，滑移量越小。锚杯的环向应变测量结果与有限元值基本相符，反映出内锥型、单弧锥型和双弧锥型锚具锚杯内壁面压力最大值分布出现在加载端、自由端和锚具中部。 （4）采用ANSYS软件分析CFRP索粘结型锚具内部应力分布。分析结果表明CFRP索在锚具内受力不均匀，外层索应力大于内层索，同层索外表面径向压应力和剪应力大于内表面。单弧锥型锚具CFRP索表面径向压应力和剪应力分布与内锥型锚具相反，双弧锥型锚具CFRP索径向压应力和剪应力在锚具中部最大，单弧锥型和双弧锥型锚具均能减小内锥型锚具在加载端处的径向压应力和剪应力集中。有限元参数分析表明，随着摩擦系数、自由端内径、锚固长度和锚固介质厚度的增加，锚具内部应力减小，故应选取合适的锚具参数，在减小应力的同时能保证对CFRP索的握裹能力。 |
| 作者： | 代军 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李琦;吴海军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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