新型CFRP筋夹片式锚具理论与试验研究

概述了杭州湾跨海大桥建设中所用预应力锚具和钢绞线的静载锚固性能检测,研究了不同质量钢绞线对锚具静载试验的影响,找出其合理的配合关系,以供其他公路桥梁施工参考和借鉴。

碳纤维增强塑料(cfrp)筋良好的工作性能使其可以代替传统的预应力钢筋,但相对滞后的锚固体系研究已成为影响其使用的关键原因。通过研制新型的cfrp筋粘结夹片式球面锚具,研制了3种不同尺寸锚具,共9组试件进行锚固性能试验。结果表明,在锚固国产光圆碳纤维增强塑料筋时,锚具锚固效率最大达到80.6%;对于粘结夹片式球面锚具,钢质套管长度和粘结介质的粘结性能是影响锚固性能的关键因素;球面锚具可以自动调整cfrp筋的中线与锚具锥孔中线,改变孔口的受力特性,减小孔口剪应力,提高锚固性能。

以减少夹片与frp筋之间接触应力峰值为基本思路,提出了一种预应力cfrp筋夹片-套筒型锚具,并对此类锚具系统的静载锚固性能、疲劳性能及周期荷载性能进行了试验.结果表明,锚具各部分能协同工作,形状保持良好,锚具组装件静载锚固效率系数均大于等于0.95,疲劳及周期荷载性能优良,能有效地锚固试验中所用的cfrp筋.

预应力施加后夹片式锚具有效锚固是后张预应力箱梁结构质量的最终体现。本文从钢绞线的力学性能、孔道位置线型、锚具质量精度、张拉控制程序等多方面探讨了锚固失效的原因。提出了相应的处理措施,以期为实际施工提供指导。

针对用于夹持钢绞线预应力筋的夹片式锚具张拉施工,提出确定张拉顺序、配备张拉机具的要点,以及在张拉施工容易出现的梁体裂纹、钢绞线划丝、断丝、预应力筋的伸长值异常等问题,并分析了它们发生的原因,最后提出针对该问题的预防措施和解决方案。

目的研究cfrp筋夹片-粘结型锚具静载锚固性能、疲劳性能及周期荷载性能.方法在充分利用现有分离夹片式锚具及配套张拉设备,避免相关产品二次开发的前提下,提出了一种预应力cfrp筋夹片-粘结型锚具,利用试验对此类锚具系统的静载锚固性能、疲劳性能及周期荷载性能进行研究.结果试验结果表明,锚具各部分能够协同工作,形状保持良好,锚具组装件静载锚固效率系数均超过了0.95,平均值为0.99;各锚具组装件在经受循环疲劳荷载及周期荷载后,锚具夹持区域cfrp筋均未发生破坏,锚具组装件完好,达到了现行适用于钢筋(丝)或钢绞线的规范要求.结论笔者研制的夹片-粘结型锚具能有效地锚固试验中所用的cfrp筋,具有优异的静载锚固性能和良好的动载性能,具有很高的工程应用价值.

在国内首座cfrp索斜拉桥上使用并获得国家专利的锚具结构形式的基础上,研究了直筒+内锥+直筒的新型锚固方案;建立有限元模型,对比分析了优化前后的锚具筒壁接触应力和摩擦应力,结果定性地表明,在锚具末端设置直筒段的有效性;对改进后的锚具进行静载张拉试验,主要测试静载张拉过程中锚固区筋材表面的应力分布和变化情况;试验结果与有限元分析结果吻合良好,表明该优化方案有效可行;据锚具破坏前锚固区的应力转移现象提出了对粘结式cfrp锚具的破坏监测方法。

当复合材料frp(fiberreinforcedpolymer/plastics)筋或拉索应用到斜拉桥的拉索体系时,黏结式锚具和夹片式锚具均有其自身的局限性。对此,根据普通拉索锚固体系的特点,并结合cfrp筋夹片式锚具和黏结式锚具的研究成果,提出了锚固cfrp筋的复合式锚具。复合式锚具由楔紧锚固端和黏结锚固端组成,其中楔紧锚固端包括锚杯、带有凹齿的夹片、铝套管以及塑料薄膜,黏结锚固端包括钢套筒和黏结介质活性粉末混凝土rpc(reactivepowerconcrete)。静载试验研究了锚杯长度、钢套筒长度、夹片预紧力、筋材预张拉力等试验参数对复合式锚具锚固性能的影响。试验结果表明,复合式锚具的试件极限荷载最大为208kn,相应的锚固效率系数为104%,大于95%,满足规范要求。复合式锚具两种锚固形式的锚固长度较合理组合为:对不预张拉锚具,锚杯长度40mm,黏结锚固长度100mm;对预张拉锚具,锚杯长度60mm,黏结锚固长度60mm。提出的复合式锚具极限荷载计算式具有较好的适用性。

提出了一种预应力碳纤维增强塑料(carbonfiberreinforcedpolymer,cfrp)筋夹片-黏结型锚具系统,通过静载锚固性能试验,研究了不同几何参数对其锚固性能的影响.试验结果表明,通过试验改进后的夹片-黏结型锚具能有效地锚固试验中所用的cfrp筋.

预应力碳纤维增强塑料(cfrp)筋夹片式锚具的研究引起我国土木工程界的广泛关注.为研制适合cfrp筋的锚固装置,根据cfrp筋的特性,研制了60,90mm及2×60mm串联式单根直径7mmcfrp筋夹片式锚具,并对其进行锚固性能的张拉试验.通过锚具锚固性能试验,分析了锚固失效的原因.研究表明,cfpr筋的性能和品种、锚具长度、缓和介质及预紧力的大小是影响夹片式cfrp筋锚具锚固性能的主要因素.

分析了现行锚索锚具在现场应用中存在的问题,提出了研制新型锚索锚具—球型锚具的思路,并研制出了km18型球型锚具,通过地面试验室试验和在煤矿掘进工作面试验,得出了结论。

锚索应用于煤巷时,当锚孔与顶板斜交,顶板倾斜,或孔口围岩破坏,锚索将在孔口处受到剪切应力,减弱锚索的支护能力,许多锚索在孔口发生破断,因此,设计出球面锚索锚具,可以自动调节锚索中心线和锚孔中心线之间的角度,改变孔口的受力特征,减小剪切应力,提高锚索的性能。

探讨大吨位锚固下波形齿锚具的锚固性能,研究波形齿锚具紧固螺栓的轴力和cfrp片材纵向拉力的关系.结果表明:锚固情况下,波形齿锚具仍能有效锚固cfrp片材;紧固螺栓的轴力n分为拉拔cfrp片材前螺杆上的初始轴力和拉拔cfrp片材时由弯曲效应产生的附加轴力2部分;建议拧紧螺帽后,紧固螺栓的初始轴力为cfrp片材理论极限纵向拉力的0.15倍.

以国内首座cfrp索斜拉桥上使用并获得国家专利的直筒加内锥式锚具为研究对象,选取cfrp筋所受径向挤压应力作为主要研究参数,对其进行影响因素的分析,并提出相应的优化方案。研究表明:采用优化方案后,锚具的挤压应力在锚固长度范围内有所减少且分布更趋于均匀,锚固能力较原锚具也有所提高,说明优化方案是可行的。

柳州欧维姆机械股份有限公司 代表数量：批号： m15-12bt 标准规定值单项判定 合格 合格 合格 试验结果 / 合格 合格 3089.12 0.97 3.6 / / 夹持处 剪切1根 / ≥0.95 ≥2.0 3078.92 0.97 3.7 夹持处 剪切1根 3067.73 0.97 3.6 夹持处 剪切1根 效率系数ηa 总应变 εapu(%) 静 载 锚 固 性 能 破 坏 情 况 断口位置 断筋检查 试验后锚 具检查 委托编号： 试验日期： mj-20090517-13 2009-06-17 检验项目 组装件实测 极限拉力 fapu(kn) 试验：技术负责人：单位（章）复核： 备注预应力筋实测平均极限拉力为267.3kn。

结合新疆高昌故城土建筑遗址保护工程,将土工长丝这种新型锚杆应用于墙体加固.基于全长粘结式锚杆的mindlin解,对其抗拔力进行了理论分析,推导出抗拔承载力计算公式,通过现场试验,对理论分析结果进行了验证,并就影响锚杆抗拔承载力的因素及其破坏模式进行探讨.试验结果表明,土工长丝锚杆可以满足土建筑遗址墙体加固的要求;通过加肋改变锚杆表面状态对锚固力的提高非常显著.

为了提高锚索的承载能力和使用寿命,设计了新型球面锚索锚具,通过锚索静载拉拔实验,模拟锚索在应用中可能出现的各种情况,调节锚索中心线与锚固面的角度,加载直到破坏。通过新型球面锚索锚具与普通锚索锚具的实验数据分析,验证球面锚索锚具有更好的承载能力和减弱剪切应力的能力,从而为新型锚索锚具的应用提供了理论依据。

文章在总结了多年来进行预应力钢绞线、锚夹具检测工作经验的基础上,对夹片式锚具静载锚固试验中的各种影响因素进行了详细的分析。概述锚具、夹具和连接器按照锚固方式不同,可分为夹片式、支承式、锥塞式和握裹式4种。根据jt/t329—2010《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器》的静载锚固要求,用预应力筋-锚具组装件静载试验测定的锚具效

文章在总结了多年来进行预应力钢绞线、锚夹具检测工作经验的基础上,对夹片式锚具静载锚固试验中的各种影响因素进行了详细的分析。概述锚具、夹具和连接器按照锚固方式不同,可分为夹片式、支承式、锥塞式和握裹式4种。根据jt/t329—2010《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、夹具和连接器》的静载锚固要求,用预应力筋-锚具组装件静载试验测定的锚具效

有效锚固是预应力施工后梁结构质量的最终体现。本文从现实施工过程中出现的锚固失效情况进行分析，探讨锚固失效的原因，并提出相应的解决方案。

锚固性能结果除了受锚具自身质量的影响,试验所用钢绞线、试验前样品的处理、组装件安装、试验加载控制以及试验设备等等均有影响,稍有不慎试验失败,甚至出现对锚具性能造成误判。通过多年的工作,对试验过程中容易出现的问题进行了分析总结。

为研究cfrp筋复合型锚具的主要设计参数对锚固性能的影响及锚具内部受力情况,设计了5个复合型锚具的参数静载试验,测量了锚具的极限荷载、锚环-cfrp筋间滑移变形和金属筒测点应变,通过静载试验对比分析了各设计参数对锚固效果的影响,以及金属筒表面应力的分布情况与变化规律.研究结果表明:当金属筒壁厚为2mm,夹片夹持长度为65mm,粘结长度为500mm时,锚具的锚固性能较好;夹片-金属筒间锚固良好,无滑移;金属筒应力分布与变化可反映锚具内部受力情况,测点应力曲线峰值预示该位置附近的胶体与cfrp筋间的粘结破坏.