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碳纤维绞线串联式锚具试验研究与有限元分析
| 论文题名： | 碳纤维绞线串联式锚具试验研究与有限元分析 |
| 关键词： | 碳纤维绞线;串联式锚具;锚固性能;数值模拟 |
| 摘要： | 碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP）因其具有耐腐蚀、比强度高、比模量高、抗疲劳等优越性能，作为桥梁拉索在海湾海峡工程及超大跨工程中具有重要的应用价值。由于该材料与钢索材料相比具有较大的差异，故传统的钢绞线拉索锚具不再适用于CFRP绞线的锚固。目前国内外在CFRP筋材锚具的研究与应用方面仍然较少，进一步完善CFRP拉索锚具的研究成果、促进CFRP索在工程结构中的应用，具有重要价值和意义。 本文依托国家自然科学基金项目(51078170)，对碳纤维绞线拉索串联式锚具做了单轴受拉状态下的理论分析、数值模拟和静载试验等研究工作。主要研究内容及成果如下: 1、CFRP绞线串联式锚具的理论分析 对所设计的串联式锚具的夹片锚固段和粘结锚固段分别进行了受力分析。分析了锚固区夹片段为满足碳纤维绞线的锚固性能应当满足的条件，以及锚固区粘结段在受拉状态下的荷载传递规律，为锚具的设计提供参考。 2、锚具荷载传递规律的有限元数值模拟 应用有限元数值方法对碳纤维串联式锚具做了单轴受拉的数值模拟。根据锚具轴对称性，选用SOLID185单元建立四分之一单筋锚具模型;考虑材料的弹塑性、CFRP绞线的各向异性以及接触非线性等因素，分析研究了不同夹片长度、不同锚具总长的锚具施加相同位移荷载时的夹片轴向受力状况以及不同位移荷载下的夹片轴向受力变化规律。 3、CFRP绞线锚具的试验研究 为克服CFRP材料抗剪能力差、难以充分发挥CFRP绞线高强特性的缺点，对三批CFRP绞线锚具试件进行了静载试验研究。第一批试件采用绞线外裹工程塑料的夹片式锚具，静载试验结果表明试件全部发生了滑移破坏;第二批试件在此基础上进行了改进，设计了由夹片锚固段和粘结锚固段两部分构成的串联式锚具，设计了7组构件进行张拉，锚固效果得以大幅度提高，但仍有四组发生滑移破坏。第三批锚具试验对环氧树脂砂浆配合比进行了改进并添加氧化铝，并加强了养护;静载试验结果表明，改进后的串联式锚具使用性能良好，试验绞线全部被拉断且锚具锚固效率均超过95％。 通过以上研究，本文获得了该类型绞线锚具较为理想的设计加工参数，为以后设计锚具动载试验及锚具长期性能退化机理研究提供数据支撑与理论基础。 |
| 作者： | 高莉娜 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 刘荣桂 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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