预应力碳纤维板非粘结高效锚固结构的研究
发布时间：2021-06-11 08:44
预应力碳纤维板加固技术是具有碳纤维高比强度、耐腐蚀的材料特性和闭合裂缝、增大承载力的高效性的双重优势的桥梁主动加固技术。锚具作为预应力碳纤维加固系统核心部件,便捷可靠地锚固碳纤维板是保证材料利用率、降低工程施工难度、保证加固效果和工程安全性的关键。其中,夹片式锚具是碳纤维板最简便高效的锚固方式之一。本文结合前人对碳纤维板夹片式锚具的研究和工程应用的反馈,开展了如下研究:（1）通过对夹片式锚具的锚固理论分析和有限元模拟,表明锚杯大孔端、夹片小端及该位置的碳纤维板是应力较集中处,对锚杯孔和夹片接触边进行圆角或倒角的工艺处理、增大角度差等措施可减小锚具的应力集中。揭示了碳纤维板和夹片不发生滑移且夹片在锚杯中自由跟进条件下,顶压力对锚固性能影响不大。因此,增大夹片和碳纤维板接触面摩阻力,减小夹片和锚杯接触面的摩擦系数,使夹片在锚杯中自由跟进,可在较小顶压力的条件下实现碳纤维板的锚固。（2）通过分析传统夹片式锚具结构中化学粘结和机械锚固间的协调作用以及粘结胶对碳纤维板和夹片接触面摩阻以及锚固工艺的影响,移除了化学粘结胶参与碳纤维板锚固,提出通过增大夹片楔进量等措施实现无粘结机械锚固方式。通过锚具...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳筋夹
，可分为摩阻型、粘结型和复合型。夹片式和压板式都是摩阻型锚具。为了保证较高的锚固效率系数，通常将摩阻型和粘结型结合形成复合型锚具。1.2.1.1夹片式锚具夹片式锚具的基本结构包括夹片和锚杯，通过锥形，楔形等结构设计对锚固对象的接触面产生挤压，通过摩阻力和机械咬合力实现锚固。最早研发和应用于钢绞线和钢丝的锚固。二十世纪末，借鉴该经验，日本东京制钢株式会社[3]针对碳纤维抗剪切性能差的材料特性，在夹片与碳筋之间设置软金属套管，率将由夹片、软金属包层和双锚杯组成的夹片式锚具应用于碳绞线的锚固，如图1.1（a）所示。2006年，东南大学郭范波[4]团队在此基础上进行了结构简化，设计了由铝套、夹片和锚杯组成的碳筋夹片式锚具，如图1.1（b）所示。随后，蒋田勇[5]、诸葛萍[6,7]等人对该结构进行了大量的理论及试验研究，对其锚固机理和锚杯、夹片、软金属套管等材质和结构参数、顶压力等影响因素进行深入研究，得到了较高锚固效率系数。（a）日本碳筋锚具（b）东南大学碳筋锚具图1.1碳筋夹片式锚具设计
桂林理工大学硕士学位论文32008年，通过借鉴钢绞线和碳纤维筋的夹片式锚具设计，Burtscher[8]设计了夹片式的碳纤维板锚具，如图1.2，其中，该夹片由钢楔块和环氧树脂垫层组成，钢楔块和环氧树脂垫层预先通过化学粘结力粘合成整体，夹片和碳纤维板之间通过摩阻力实现锚固。图1.2Burtscher碳纤维板锚具设计朱万旭[9]，邓朗妮[10-12]等针对碳纤维板的结构特点，研发了由楔形夹片和带楔形孔的方锚杯组成的夹片式锚具如图1.3所示。通过锚杯楔形孔的挤压使锚杯孔壁、夹片和碳纤维板表面产生摩阻力锚固碳纤维板，并通过夹片与锚杯孔的角度差设计降低了夹片小端碳纤维板的应力集中。2019年，同济大学李方元和柳州欧维姆机械股份有限公司发表文献[13]，对该锚具锚固抗拉强度2400MPa碳纤维板的静载、疲劳和松弛都进行了试验研究，结果表明，该锚具的静载锚固效率系数在0.95以上。在应力上限66%抗拉强度，应力幅200MPa的400万次疲劳试验后仍能达到0.88的锚固效率系数。12m试验梁加固1000小时后的松弛率为3.8%。该锚具静载和动载锚固性能优异。（a）轴向剖面图（b）锚杯小孔端正视图图1.3碳纤维板夹片式锚具设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]装配式预应力CFRP板锚具有限元分析与施工技术[J]. 黄侨,万世成,关健,宋世刚. 中外公路. 2019(02)
[2]预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具锚固性能试验研究[J]. 汪志昊,范宏宇,刘召朋,赵顺波. 科学技术与工程. 2017(12)
[3]夹片式碳纤维板锚具的有限元分析与试验[J]. 朱万旭,邵炼,汪洋. 工程抗震与加固改造. 2015(02)
[4]预应力碳纤维板夹片式锚具设计与试验研究[J]. 邓朗妮,姬帅,张鹏,余天文,杨宝栋,凌亚青,聂威. 建筑结构. 2014(11)
[5]FRP片材锚固技术研究现状[J]. 夏建飞,周雪华. 玻璃钢/复合材料. 2014(01)
[6]预应力碳纤维板平板锚具锚固性能试验[J]. 吴志平,俞志杰,娄亮,赵海东,张田田,王凯,沙锦超. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2013(02)
[7]夹片式碳纤维板锚具的有限元分析及设计[J]. 邓朗妮,杨帆,康侃,张鹏. 桂林理工大学学报. 2012(01)
[8]新型CFRP筋夹片式锚具理论与试验研究[J]. 诸葛萍,强士中. 土木工程学报. 2011(10)
[9]碳纤维筋夹片式锚具参数试验研究[J]. 诸葛萍,强士中,侯苏伟. 西南交通大学学报. 2010(04)
[10]预应力CFRP板夹片式锚具的研制与试验研究[J]. 邓朗妮,燕柳斌,陈华,张鹏. 建筑技术. 2009(11)
博士论文
[1]超大型索网锚固体系及其极限与疲劳性能研究[D]. 朱万旭.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]预应力碳纤维板楔形夹片式锚具受力研究[D]. 陈红川.重庆交通大学 2018
[2]预应力碳纤维板楔形夹片式锚具试验研究[D]. 廖阳.重庆交通大学 2017
[3]预应力碳纤维板夹片式锚具的设计与优化[D]. 邵炼.广西科技大学 2015
[4]两种碳纤维板锚夹具的锚固性能对比研究[D]. 陈海波.重庆交通大学 2015
[5]预应力碳板加固用锚具与测试平台研发[D]. 程鸿伟.大连理工大学 2015
[6]铰式锚张拉预应力碳纤维板的工艺研究[D]. 周礼平.重庆交通大学 2012
[7]预应力碳纤维板锚具有限元分析[D]. 刘连杰.重庆大学 2009
[8]CFRP板预应力锚具试验研究[D]. 黄滔.重庆大学 2009
[9]碳纤维预应力筋夹片式锚具的研究及开发[D]. 郭范波.东南大学 2006
本文编号：3224204
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳筋夹
，可分为摩阻型、粘结型和复合型。夹片式和压板式都是摩阻型锚具。为了保证较高的锚固效率系数，通常将摩阻型和粘结型结合形成复合型锚具。1.2.1.1夹片式锚具夹片式锚具的基本结构包括夹片和锚杯，通过锥形，楔形等结构设计对锚固对象的接触面产生挤压，通过摩阻力和机械咬合力实现锚固。最早研发和应用于钢绞线和钢丝的锚固。二十世纪末，借鉴该经验，日本东京制钢株式会社[3]针对碳纤维抗剪切性能差的材料特性，在夹片与碳筋之间设置软金属套管，率将由夹片、软金属包层和双锚杯组成的夹片式锚具应用于碳绞线的锚固，如图1.1（a）所示。2006年，东南大学郭范波[4]团队在此基础上进行了结构简化，设计了由铝套、夹片和锚杯组成的碳筋夹片式锚具，如图1.1（b）所示。随后，蒋田勇[5]、诸葛萍[6,7]等人对该结构进行了大量的理论及试验研究，对其锚固机理和锚杯、夹片、软金属套管等材质和结构参数、顶压力等影响因素进行深入研究，得到了较高锚固效率系数。（a）日本碳筋锚具（b）东南大学碳筋锚具图1.1碳筋夹片式锚具设计
桂林理工大学硕士学位论文32008年，通过借鉴钢绞线和碳纤维筋的夹片式锚具设计，Burtscher[8]设计了夹片式的碳纤维板锚具，如图1.2，其中，该夹片由钢楔块和环氧树脂垫层组成，钢楔块和环氧树脂垫层预先通过化学粘结力粘合成整体，夹片和碳纤维板之间通过摩阻力实现锚固。图1.2Burtscher碳纤维板锚具设计朱万旭[9]，邓朗妮[10-12]等针对碳纤维板的结构特点，研发了由楔形夹片和带楔形孔的方锚杯组成的夹片式锚具如图1.3所示。通过锚杯楔形孔的挤压使锚杯孔壁、夹片和碳纤维板表面产生摩阻力锚固碳纤维板，并通过夹片与锚杯孔的角度差设计降低了夹片小端碳纤维板的应力集中。2019年，同济大学李方元和柳州欧维姆机械股份有限公司发表文献[13]，对该锚具锚固抗拉强度2400MPa碳纤维板的静载、疲劳和松弛都进行了试验研究，结果表明，该锚具的静载锚固效率系数在0.95以上。在应力上限66%抗拉强度，应力幅200MPa的400万次疲劳试验后仍能达到0.88的锚固效率系数。12m试验梁加固1000小时后的松弛率为3.8%。该锚具静载和动载锚固性能优异。（a）轴向剖面图（b）锚杯小孔端正视图图1.3碳纤维板夹片式锚具设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]装配式预应力CFRP板锚具有限元分析与施工技术[J]. 黄侨,万世成,关健,宋世刚. 中外公路. 2019(02)
[2]预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具锚固性能试验研究[J]. 汪志昊,范宏宇,刘召朋,赵顺波. 科学技术与工程. 2017(12)
[3]夹片式碳纤维板锚具的有限元分析与试验[J]. 朱万旭,邵炼,汪洋. 工程抗震与加固改造. 2015(02)
[4]预应力碳纤维板夹片式锚具设计与试验研究[J]. 邓朗妮,姬帅,张鹏,余天文,杨宝栋,凌亚青,聂威. 建筑结构. 2014(11)
[5]FRP片材锚固技术研究现状[J]. 夏建飞,周雪华. 玻璃钢/复合材料. 2014(01)
[6]预应力碳纤维板平板锚具锚固性能试验[J]. 吴志平,俞志杰,娄亮,赵海东,张田田,王凯,沙锦超. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2013(02)
[7]夹片式碳纤维板锚具的有限元分析及设计[J]. 邓朗妮,杨帆,康侃,张鹏. 桂林理工大学学报. 2012(01)
[8]新型CFRP筋夹片式锚具理论与试验研究[J]. 诸葛萍,强士中. 土木工程学报. 2011(10)
[9]碳纤维筋夹片式锚具参数试验研究[J]. 诸葛萍,强士中,侯苏伟. 西南交通大学学报. 2010(04)
[10]预应力CFRP板夹片式锚具的研制与试验研究[J]. 邓朗妮,燕柳斌,陈华,张鹏. 建筑技术. 2009(11)
博士论文
[1]超大型索网锚固体系及其极限与疲劳性能研究[D]. 朱万旭.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]预应力碳纤维板楔形夹片式锚具受力研究[D]. 陈红川.重庆交通大学 2018
[2]预应力碳纤维板楔形夹片式锚具试验研究[D]. 廖阳.重庆交通大学 2017
[3]预应力碳纤维板夹片式锚具的设计与优化[D]. 邵炼.广西科技大学 2015
[4]两种碳纤维板锚夹具的锚固性能对比研究[D]. 陈海波.重庆交通大学 2015
[5]预应力碳板加固用锚具与测试平台研发[D]. 程鸿伟.大连理工大学 2015
[6]铰式锚张拉预应力碳纤维板的工艺研究[D]. 周礼平.重庆交通大学 2012
[7]预应力碳纤维板锚具有限元分析[D]. 刘连杰.重庆大学 2009
[8]CFRP板预应力锚具试验研究[D]. 黄滔.重庆大学 2009
[9]碳纤维预应力筋夹片式锚具的研究及开发[D]. 郭范波.东南大学 2006
本文编号：3224204
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