一种CFRP筋在预应力混凝土梁中的应用研究

碳纤维增强塑料筋（CFRP筋）是一种强度高、密度小、耐腐蚀性能良好的非金属材料,可以替代预应力混凝土结构中的普通预应力钢筋,有较大的发展前景．本文对一种国产CFRP筋应用于预应力混凝土梁中的相关性能进行了试验研究,研究内容包括在混凝土中的粘结性能、张拉阶段的预应力损失以及梁试件的受力性能．研究结果表明该筋及其配套锚具适用于后张无粘结预应力混凝土梁中,相应张拉阶段的预应力损失以及梁试件在加载阶段的受力情况与普通无粘结预应力混凝土粱相似,具有一定的工程应用价值．     

浅谈锚具静载锚固试验

钢绞线-锚具应具有可靠的锚固性能,足够的承载能力和良好的适用性,以充分发挥预应力钢绞线的强度,在施工中实现安全张拉作业。通过探讨锚具静载锚固试验过程、进而分析影响因素,为检测单位、生产厂家、施工单位提供一些参考。     

钢绞线锚具空间受力与锚固特性研究

为研究钢绞线锚具的空间受力特征及锚具应力与钢绞线轴向张力之间影响规律。采用ABAQUS有限元软件建立锚具-钢绞线仿真计算模型,考虑夹片与锚具之间的微滑移及不同摩擦系数影响,分析不同钢绞线张力作用下锚具空间应力分布特征及轴向、环向应变变化规律,并通过锚固张拉试验实测锚具的应变分布。结果表明:钢绞线受夹片横向挤压作用而在锚下位置表现出复杂三向受力状态,计算Mises应力远高于非锚固区域;夹片与锚具接触界面的摩擦系数对锚具应变有明显影响,摩擦系数为0.04时产生的环向和轴向应变均小于摩擦系数为0.01和0.02;锚具应力与钢绞线轴向张力符合单调映射关系,但并不完全吻合线性变化规律,实测锚具对称测点位置处的应力亦难以保证完全一致。     

CFRP筋复合型锚具的受力性能试验

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2 mm,夹片夹持长度为65 mm,粘结长度为500 mm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.     

浅谈无粘结预应力施工技术

文章先对无粘结预应力混凝土概念进行了简单的说明,重点对无粘结筋的制作、无粘结预应力筋的锚具以及无粘结预应力施工工艺进行了详细的阐述,以供相关技术人员参考。     

三种预应力钢筋粘结性能试验研究

预应力钢筋与混凝土之间的粘结性能对预应力构件设计有很大影响,特别是对先张法构件的锚固长度及预应力传递长度的确定十分重要．对3种不同外形的预应力钢筋螺旋肋钢丝、异形钢棒、钢绞线的粘结性能进行了试验研究．通过典型的荷载一滑移曲线,对三者的粘结性能进行了比较,发现螺旋肋钢丝和异形钢棒的粘结性能比光圆钢棒好,钢筋表面形状与锚固长度等因素对粘结性能均有影响．最后分析发现螺旋状钢筋的粘结机理是界面混凝土的抗剪及摩擦作用．     

预应力锚具的弹塑性有限元分析

为了解决预应力结构设计理论和设计方法的不完善的问题,对预应力用液压千斤顶锚固体系结构尺寸进行优化,通过对单孔锚具的弹塑性有限元分析,模拟预应力锚具的实际工作状况,描述载荷状态下锚具与夹片的相互作用,获得不同结构尺寸条件下的锚具的应力应变状况,把握条件改变时的受力变化规律,对锚具强度性能进行了系统分析,确定锚具结构尺寸并给出了锚具优的合理建议.     

低回缩预应力锚具锚下混凝土应力的试验研究

低回缩预应力钢绞线体系是一种新型预应力体系.为了研究新型二次张拉低回缩预应力锚具的锚下构造,设计了采用二次张拉单孔预应力钢绞线锚具的预应力矩形梁试验,将理论计算结果分别与传统夹片式锚具锚下应力场、新型二次张拉低回缩预应力锚具锚下应力场进行对比,发现在张拉过程中三者锚下应力场的变化规律一致.当采用相同型号的锚下垫板时,各截面应力峰值相差很小,且均未超过试验混凝土的强度.因此,二次张拉单孔预应力钢绞线锚具锚下构造可与传统夹片式锚具完全相同.     

预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具锚固性能试验研究

采用自主研发的足尺张拉、锚固预应力碳纤维板锚固性能试验装置,对3组预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具试件进行了锚固性能试验,测试了碳纤维板应变和预应力损失。结果表明:合理设计的预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具,可靠锚固碳纤维板的拉伸应变达极限应变的50%,预应力锚固损失小于规范规定计算值,能够满足实际加固工程的锚固要求。     

二次张拉钢绞线箱梁腹板竖向预应力损失研究

为了研究二次张拉钢绞线竖向预应力损失,进行了二次张拉钢绞线的矩形板试验,同时测试了采用二次张拉技术的实桥箱梁腹板竖向预应力的应力损失,并与传统的精轧螺纹钢竖向预应力体系进行比较.测试结果表明,采用二次张拉钢绞线技术后,箱梁腹板的即时竖向预应力损失基本上可以降低至10%以内,远小于精轧螺纹钢体系的竖向预应力损失率,可有效地提高箱梁腹板竖向预应力效率和抗剪可靠性.最后结合试验结果,探讨了管道摩阻、接缝压缩、锚具变形及回缩、弹性压缩、钢绞线松弛和混凝土收缩徐变等二次张拉竖向预应力各项损失的影响因素,并对各项二次张拉竖向预应力损失的设计取值方法提出了建议.     

斜拉桥索塔锚固区直向短束预应力损失研究

为克服斜拉桥混凝土索塔锚固区布置环形预应力筋在受力和施工方面的不足,提出一种新型单向预应力布置型式.该布置型式下预应力筋长度较短,其损失规律和施工工艺与普通长束预应力筋有所不同.为研究这种直向短束预应力筋的损失特点,进行了足尺模型试验,重点对摩阻(包括孔道摩阻和锚具摩阻)损失,锚固回缩损失以及伸长量控制方法进行了研究,并对锚下预应力筋进行了短期观测.结果表明:预应力总损失约为26%,锚固回缩损失占总损失的50%以上;孔道摩阻损失占总损失的12%左右,锚圈口摩阻损失占20%,此二项不同于大多文献和规范建议的作忽略考虑;"伸长量控制"在短束预应力施工控制中同样适用,但其对施工误差极为敏感,必须保证张拉质量,控制误差应放宽至±9%.     

锚具失效后后张法预应力简支梁试验研究

为研究后张法预应力混凝土简支梁桥拆除锚具后残余预应力对结构抗力的贡献,通过2根切除锚具试验梁和1根对照梁的静载试验,研究拆除锚具后预应力梁的受力性能。研究结果表明:拆除锚具后,预应力钢束通过灌浆材料对混凝土具有纵向压缩作用,混凝土与普通钢筋对结构的贡献从端部到跨中逐渐减小;切除锚具只影响开裂荷载和裂缝开展宽度,并不影响梁体最后的裂缝分布形式和跨中混凝土破坏形态,但会降低极限荷载;达到屈服荷载后,试验梁的预应力钢束与孔道灌浆开始脱离,试验梁承载能力降低,试验梁的抗裂性能以及结构延性明显降低;开裂后,在同样荷载增量下,试验梁中预应力钢束承担更多的荷载。建议在实际拆桥工程中,当拆除锚具后,在达到结构屈服荷载之前可按正常状态考虑预应力钢束对结构的作用。     

张拉方式对预应力锚索支护结构特性影响的室内模拟试验

预应力锚索不同的张拉方式对边坡支护结构的影响不同.采用微机静载锚固试验机进行了预应力锚索加固边坡室内模拟试验,通过沿钢绞线轴线方式张拉和与钢绞线轴线成25°夹角方式张拉结果对比,分析了两种张拉方式对支护结构受力和变形的影响,为边坡的稳定性评价提供技术依据.结果表明:不同的张拉方式对钢绞线抗拉强度的影响不同.沿钢绞线轴线...     

CFRP索股单孔直筒+内锥粘结型锚具的受力性能分析

为研究CFRP碳纤维增强复合材料粘结型锚具的受力性能及其设计参数对锚固效率的影响,寻求较优的锚具设计参数取值范围,本研究首先采用有限元方法,通过引入锚固效率的概念,研究了单孔直筒+内锥粘结型锚具的力学性能及索股径向应力和位移分布规律.然后,以锚固效率和等效刚度为考察指标,改变锚具及索股参数,分析了锚具总长度、粘胶介质弹性模量、直筒段长度、内锥角大小、胶体厚度、索股直径参数对锚固效率及等效刚度的影响规律.结果显示:锚具总长度宜取为12～16倍CFRP索股直径;粘结胶弹性模量取1.5～3.0 GPa;直筒段长度取为总长度的1/6～1/2之间;内锥角取4°～5°;胶体厚度取CFRP筋直径的0.3～0.5倍;索股直径取值宜小于90 mm.在建议参数取值下,单孔直筒+内锥粘结型锚具的锚固效率将达到90%,甚至95%以上.因此,合理优化相关设计参数能较好地提高其锚固效率和刚度.     

后张部分无黏结预应力梁锚固失效下受力性能试验研究

为了研究部分无黏结及锚固系统失效对后张预应力梁受力性能的影响,以4根后张法施工预应力混凝土简支梁为试验对象,分析后张法预应力梁在相同无黏结率下,跨中、梁端部分无黏结以及锚固系统失效时的受力过程、破坏形态、荷载-位移曲线、延性等指标和抗弯性能的变化规律。基于部分无黏结预应力梁的试验结果,采用考虑锚固失效损失的截面应变协调黏结折减系数计算抗弯承载力。研究结果表明：部分无黏结与锚固失效均降低试验梁的抗裂性能;在锚具失效条件下,跨中纯弯段无黏结显著降低试验梁的刚度和承载力,而梁端无黏结对梁刚度影响较小,承载力略降低;在锚固失效下,跨中段无黏结和梁端无黏结的梁与正常状态下的梁相比,延性指标分别提高6.3%和21.1%;在加载过程中,跨中控制截面满足平截面假定;采用考虑锚固失效损失的截面应变协调黏结折减系数计算抗弯承载力与试验值较吻合。     

单根碳纤维(CFRP)预应力筋粘结式锚具的试验研究

本文介绍了用环氧铁砂和普通混凝土作粘结介质的粘结式锚具对碳纤维(CFRP)筋的锚固性能.通过大量试验,研究了粘结式锚具锚固CFRP筋的性能,并分析了粘结式锚具的粘结机理,为CFRP筋在结构工程中的推广应用奠定了基础.     

高温下无黏结预应力混凝土中钢绞线预应力的损失

对高温作用下无黏结预应力混凝土中钢绞线的预应力损失进行了试验研究,根据试验结果分析了高温作用下产生预应力损失的主要因素,并建立了高温作用下无黏结预应力混凝土结构预应力损失的计算模型.结果表明:在高温作用下,预应力混凝土结构会产生预应力损失,钢绞线的预应力损失随温度的升高而增大;试件完全冷却后,钢绞线的预应力损失会有所恢复,但钢绞线经历的温度越高,其恢复值就越小.受高温作用的预应力构件产生附加预应力损失的主要因素有高温作用下预应力钢筋的松弛和蠕变、混凝土的高温徐变和钢筋与混凝土的热膨胀差.高温作用下无黏结预应力混凝土结构预应力损失的计算模型可为无黏结预应力混凝土结构的抗火设计和火灾后预应力混凝土结构的评估提供参考.     

构件体内的锚固区受力机理的研究

以预应力闸墩体内锚固区为重点,结合其他工程实例,从理论与实验两个方面,探讨了这类锚固区的受力机理,指出相比于锚具在构件外部的锚固区,其应力分布和开裂形态有较大不同,并提出了相应的设计建议.     

CFRP筋粘结型锚具的疲劳损伤模型

通过两种碳纤维复合材料CFRP筋锚固系统在不同疲劳应力比加载条件下的恒幅疲劳试验,借助背面应变片技术,研究了不同疲劳应力比对CFRP筋粘结型锚具疲劳响应的影响;基于Goodman方程,建立了恒幅疲劳荷载下粘结型锚具的疲劳损伤预测模型;通过试验数据与数值模型相结合的分析手段,探究了疲劳应力比对粘结型锚固系统疲劳响应的影响.结果表明:该疲劳损伤模型预测的结果与试验观察数据吻合良好;粘结型锚固系统在疲劳过程中的背面应变变化状态能较好地反映锚固系统内部的疲劳损伤状况,证明背面应变片技术适用于该粘结型锚固系统,且采用基于背面应变的疲劳损伤模型能够很好地模拟应力比对粘结型锚具疲劳响应的影响.     

建筑用碳纤维筋预应力锚具的研究

目前建筑用碳纤维筋预应力锚具主要有机械夹持锚具和粘结型锚具两大类,但各有优缺点.在实际工程应用较多的机械夹持锚具有着容易安装,现场使用方便等特点,但这种锚具由于夹片的夹持力过大,造成碳纤维筋本身的局部破坏及纤维筋剪切失效.本文研究主要通过对机械夹持锚具结构的改进,提出一种新型锚具的设计,实现减小锚固部分碳纤维筋的应力集中和安装锚具时因位置偏差带来的附加剪切力,从而减轻碳纤维筋的局部破坏及纤维筋剪切失效.