预应力碳板楔紧式锚具数值模拟和试验

设计了用于工程结构加固的预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)板(碳板)楔紧式锚具,该锚具由锚杯、夹片组成,通过自锚夹持碳板。基于ANSYS软件建立了锚具的精细化有限元模型,该模型同时考虑了夹片与碳板及夹片与锚杯之间的接触。基于有限元的计算结果,进行了预应力碳板楔紧式锚具的制作和试验,试验结果表明该锚具能够可靠地锚固碳板。通过将有限元结果和试验结果进行对比,发现有限元模型能够较好地预测楔紧式锚具的受力性能,能够为预应力碳板楔紧式锚具的设计提供参考。     

钢筋砼预应力锚具强度和变形有限元分析

这篇文章用有限元分析了钢筋砼预应力锚具的强度及变形，通过计算，为使锚板的受力更加合理，物尽其材。提出改变锚板和夹片锥度的建议，既取锚板锥度为６．５°，夹片为６．２５°，经中南预应力有限公司实验验证，使锚板的屈服极限从３７ｔ提高到４９ｔ，实验结果与理论计算非常接近。这项对锚具的理论分析工作填补了我国锚具行业有经验无理论依据的空白。     

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.     

玻璃钢锚环承载性能的有限元分析

通过ABAQUS有限元分析软件建立了连续玻璃纤维缠绕的聚酯树脂基玻璃钢锚环的有限元计算模型,对玻璃钢锚环与金属夹片、钢绞线配合使用的支护系统进行了加载分析。通过改变玻璃钢锚环的半锥角,研究了玻璃钢锚环与夹片的锥角搭配对锚具承载性能的影响。计算分析表明,在300 k N载荷作用下,计算模型中锚环纤维方向承载性能良好;轴对称面内最大主应力集中在锚环与夹片接触面附近,此处小范围基体开裂对锚环承载性能影响不大;锚环对称面内剪应力大面积超出基体强度极限,是影响锚环承载性能的主要因素。当夹片半锥角为7°时,玻璃钢锚环半锥角为6.3°~6.5°能改善锚环的应力分布状态,提高锚具的承载能力。     

新型大吨位镦头锚体系及其锚下应力分析

目前国内市场上提供的钢丝束镦头锚具和联结器，是按标准强度为１５７０－１６００ＭＰａ的φ５钢丝束设计的，不能适用于锚固标准强度为１８６０ＭＰａ的φ５钢丝束，为了拓宽镦头锚具的应用范围，新研制出由高强材料制成，每束张拉力可达２３００ｋＮ以上的超高强大吨位镦头锚（ＣＤＭ）体系，重点介绍超高强大吨位镦头锚体系的组成、材料要求、静载试验性能、锚下中应力分析以及经济效益等。     

基于接触滑移理论的CFRP拉索黏结型锚具精细化仿真

基于接触滑移理论以及库仑摩擦模型,利用通用有限元软件ANSYS的接触分析模块,建立CFRP拉索黏结型锚具精细化有限元模型.根据既有试验数据以及客观规律对所提出的精细化分析方法进行准确性验证,并利用经过准确性验证的有限元模型进行参数分析,从而得到外套筒锥度、黏结材料弹性模量以及筋材表面粗糙度与锚具锚固性能之间的关系,确定不同破坏形式下CFRP筋材直径的选择原则,给出可用来指导设计锚具合理尺寸的锚具极限拉力-最小锚固长度关系曲线.根据定量定性分析结果给出锚具锚固性能的优化方向,为新型锚固设计方法提供理论依据.     

新型碳纤维板锚具设计及试验研究

针对传统CFRP板锚具易出现滑脱、劈裂等现象,螺栓提供的预紧力大小难以控制的问题,对传统锚具的结构形式做出改进。通过理论分析新型锚具的受力机理,为新型锚具的结构尺寸设计提供理论依据。利用有限元软件对不同参数CFRP板锚具进行受力模拟,得出锚具设计尺寸参数进行试验研究。研究结果表明：当夹板横向两侧位移为0.65mm时,锚具的最大锚固效率为89.37％,CFRP板发生爆炸式破坏;锚具夹板内曲面式设计可通过控制夹板位移有效控制预紧力大小,增强挤压效果。     

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。     

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.     

摩擦接触单元在碳纤维板锚具拉伸试验中的应用

在预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)板工艺中,CFRP板端部的锚固问题非常重要,甚至关系到预应力施加的成败与否.总结国内外锚具研究,平板锚具具备施工便捷、操作简单、费用最低的优点,但如何模拟碳纤维板和平板锚具之间的接触问题是有限元模拟的关键问题.通过采用摩擦接触单元对碳纤维板和平板锚具进行数值模拟,得到了碳纤维板拉力与滑移关系的有限元解,其结果与实验结果相当吻合;采用平板锚具拉伸碳纤维板时,碳板和钢板的摩擦系数近似取为0.4;采用摩擦接触单元模拟平板接触问题是可行和有效的,可为模拟类似的接触问题提供借鉴和参考.     

考虑施工过程的基坑锚杆支护计算机模拟研究

用有限元通用分析软件ANSYS模拟了深基坑锚杆支护的施工过程,研究了土中竖向应力、基坑侧向位移、锚杆轴向应力随施工过程的变化规律和预应力锚杆锚固段剪应力的分布规律．分析结果表明,施工过程对基坑的各项监测指标都有明显的影响．     

降雨入渗对锚杆加固多级边坡稳定性分析

降雨入渗对多级锚杆支护边坡稳定性的影响尚不清晰,基于非饱和土渗流-应力耦合理论,采用Geo-studio软件建立了降雨入渗锚杆加固多级边坡的流固耦合有限元分析模型,研究不同降雨持时、雨强时锚杆加固多级边坡的渗流、应力、变形场稳定性变化规律,以及锚杆受力特性。研究表明：随着雨强和持时的增大,锚杆轴力及坡面位移均增大,边坡安全系数降低;第三级边坡的锚杆轴力提升幅度最大;同一级边坡内,坡脚处的锚杆轴力值大于坡顶处锚杆力。     

基于有限元折减法的边坡渗流及稳定分析

渗流作用影响边坡的稳定性．运用商业有限元软件的自带模块,根据节点的水头值和高程的比较模拟自由面和渗透场,计算单元的渗透力,以渗透力代替周边孔隙水压力施加于坡体单元上,然后采用强度折减法进行渗流作用下的边坡稳定分析．算例表明,该方法分析边坡的渗流及稳定是可行的,得到的结果较有效．渗流作用下,边坡的安全系数降低,坡脚的等水头线分布比较密集,渗透力比较集中,发生渗透破坏的可能性比其他地方大．     

有限元-边界元耦合法在二维电磁场数值计算中的应用及优化措施

在二维电磁场数值分析中,有限元-边界元耦合法将有限元法与边界元法结合,可以同时发挥两种方法的优势．笔者在介绍有限元-边界元耦合法原理与算法的基础上,分别研究子域逼近有限元法、Mortar元法和并行计算与有限元-边界元耦合法结合使用分别为关心区域相对整体区域尺寸较小、求解区域中包含运动导体和大规模高自由度电磁问题的数值计算提供优化途径．     

稳定工况下汽油机缸盖高频交变温度场的计算

用有限单元法，以实测数据为边界条件，数值求解汽油机缸盖稳定工况下的高频交变温度场，实现了有限元计算前原始数据的自动准备和计算后结果的自动处理，研究了表面温度波的传播规律。     

预应力锚索锚固段的三维无限元计算

运用一维点无限元理论推导了三维四结点点辐射无限元的坐标变换和形函数,并将其与八结点有限元耦合,计算了预应力锚索锚固段的变形.结果表明:在预应力作用下,锚固段周边岩体的应力和压缩变形集中在以预应力作用点为中心的一个区域内,并呈指数形式衰减,因而在空间形成了应力锥和位移锥.将无限元计算结果与理论结果进行了对比,两种计算方法的结果拟合得非常好,表明本文的方法是可信的.     

多点锚固预应力CFRP带加固T梁的有限元分析

采用非线性有限元分析程序ABAQUS对无粘结体外预应力CFRP片材加固简支钢筋混凝土T形梁后进行数值模拟,该模拟梁共4根分别为3根梁侧对称加固,1根为梁底加固均为四点波形齿锚固预应力CFRP带。对比结果显示,数据模拟与试验结果在构件屈服以前的承载力、变形以及极限承载力吻合程度较好,构件屈服以后的变形差别较大,因此,可在一定程度上有效替代试验分析方法。依据吻合程度最好的TL3参数设计了"两点锚固"和"四点锚固"的模型进行模拟分析。通过对锚固点数及加固量改变的对比分析可知,依据加固构件的弯矩改变各段加固量及布置锚固点数的方法既可以保证加固效果不降低,又可以节约CFRP材料。     

利用有限元方法研究溢流坝闸墩裂缝加固方案

用三维有限元法和瞬态温度场理论对丰满溢流坝闸墩裂缝的情况进行了应力分析,建立了计算模型,对6种可能的施工过程所涉及的预锚力对闸墩应力的影响进行了组合模拟计算和分析比较,给出了坝顶钻孔加压灌浆、同时对闸墩施加水平锚索的加固方案。