单根FRP筋粘结型锚具的设计与试验研究

单根FRP筋粘结型锚具组件存在两类典型的破坏形式:FRP筋在自由长度内破坏和FRP筋从锚具中被拔出。第2种破坏形式是不允许发生的,它不能很好地反映出FRP筋的材料特性。在对传统的单根FRP筋粘结型锚具进行研究的基础上,设计出一种制造简单、锚固性能好的单筋锚具,并对6组树脂封装的单根CFRP筋组装件进行单向拉伸试验,研究张拉过程中CFRP筋材的应力——应变行为,得出其极限应力、弹性模量等。试验表明,设计的单筋FRP筋锚具进行组装件的单向拉伸试验可以得到FRP筋的力学性能,试件破坏状态良好。所作工作为各种FRP筋材的材性试验以及应用提供参考。     

抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统设计及试验

针对传统纯粘贴纤维增强复合材料(FRP)抗剪加固钢筋混凝土梁技术中,FRP强度利用率低、端部极易发生剥离和被动受力等问题,自主研发了抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统.它由锚固装置、张拉装置和转角圆钢3部分组成.详细给出了各部件尺寸的设计方法和预应力施工工艺.设计制作了适用于2层50mm宽FRP的预应力系统,分别进行了1组直线条带的承载力试验和8组抗剪U形条带的预应力损失试验研究.结果表明:预应力系统能够有效锚固FRP并实现拉断破坏,使其强度利用率最大可达到96.1%;各部件尺寸设计方法是安全可靠的;施工工艺能够在确保FRP两侧应力的均匀性和对称性的基础上施加不同大小的预应力值;预应力系统适用于施加244.84 MPa以上预应力值的抗剪FRP,其长期预应力损失比约为15%.     

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FRP加固RC梁的受力分析

粘贴预应力纤维增强复合材料(FRP)片材对土木建筑结构进行加固和修复,可以提高工程效率。改善构件的受力状况．文中从理论分析着手,推导出了预应力FRP片材增强RC梁的有效预应力、预应力损失量和容许张拉预应力的计算公式,并以两组预应力FRP片材增强RC试验梁为研究对象,从理论上计算了这些试验梁的有效预应力、预应力损失量和容许张拉预应力．分析结果表明,有效预应力的理论计算值与实验值相吻合,但预应力损失量的实验值比理论计算值稍大．     

预应力锚固机制数值模拟研究

针对预应力锚索加固时锚固段与自由段受力机制的不同,依据等效应变和等效温度法建议了一种新的预应力施加方法,并采用有限元方法模拟了预应力锚索加固岩体的受力机制.给出了不同锚固条件下锚固段和岩体的受力变形特征,指出了应用预应力锚索加固时应该注意的问题:张拉式预应力锚索加固的岩体在内锚固段周围的岩体是受拉的,群锚时使得内锚固段附近的岩体形成拉应力带,这种拉应力带对岩体的稳定十分不利,应积极采用不等长锚索,以使内锚头分散布置在岩体的不同层位中;群锚条件下锚索之间外锚头位置岩体有受拉现象,在满足工程需要的条件下锚索的布置间距应适当放大.     

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.     

夯筑土遗址室内群锚试验系统研发及初试

针对目前已有的群锚拉拔试验系统和土遗址锚固室内试验系统无法改变锚固参数、加载反力影响破坏形式、缺乏有力边界约束的不足,研发了一种夯筑土遗址室内群锚拉拔试验系统.系统由群锚锚固系统、加载系统及数据采集与处理系统构成.试验系统可进行不同锚固参数下的群锚拉拔试验;利用反力架装置解决了拉拔设备在拉拔过程中反力限制土体界面变形的问题;有效模拟出夯筑土遗址的建造工艺与建筑形制.使用新研发的试验系统开展了处于极限条件下的四锚拉拔试验,新研发的试验系统用于夯筑土遗址室内群锚试验具有可行性,仍需要进一步优化改进.     

一种用于无粘结预应力混凝土结构改造的开口锚具试验研究

为了保证既有建筑无粘结预应力混凝土结构改造后的受力性能,尽可能的减少预应力损失,特研制出两种简单高效的开口式锚具,分别为永久使用的工作锚具和可重复使用的工具锚具.拆除前先将处于张拉状态的无粘结预应力钢绞线用特制开口锚具先锚固后截断、再拆除.工作锚具锚固能力强,工具锚具能约束钢绞线散开、改善钢绞线切断时的受力.两种锚具配合使用,使保留的无粘结预应力钢绞线的预应力损失很小,达到改造效果.     

改进型碳纤维增强复合材料筋复合式锚具的锚固性能

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)筋锚具的结构形式及主要设计参数对锚固性能的影响,设计2个复合式锚具及3个改进型复合式锚具,并进行静载拉伸试验;通过对比分析不同锚具的极限荷载、金属筒测点应变以及锚具最后整体破坏形式,研究改进型CFRP筋复合式锚具的锚固性能。结果表明:在不施加预紧力前提下,改进型复合式锚具螺母纵向紧固力可以有效避免夹片滑移,黏结材料种类对锚固过程稳定性有一定影响,但并不影响最终锚固效果,筋材表面形式对锚具锚固性能影响较大;当金属筒厚度为3 mm、黏结长度为250 mm、夹片长度为100 mm时,带肋CFRP筋为中间炸裂式破坏,充分发挥了CFRP筋的抗拉特性,表明改进型CFRP筋复合式锚有良好的锚固性能。     

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。     

持续荷载下CFRP加固负弯矩区钢筋混凝土梁抗弯承载力试验研究

目前国内外对钢筋混凝土梁的加固主要是对跨中正弯矩区进行的,而对支座处负弯矩区加固的研究很少,原因是负弯矩加固存在端部纤维布如何锚固的难点。本文考虑了两种端部纤维布锚固的方式:体外锚固和体内锚固,旨在研究在持续荷载作用下用CFRP加固负弯矩区时两种不同锚固方式对加固梁承载力的影响,以求找出一种合理有效的锚固方式。     

预应力锚固提高锚杆的极限抗拔力

锚杆随着锚固长度的增加,极限抗拔力并不是线性增加的,而是增加得越来越不明显。为此,本文提出了预应力锚固这一概念,预应力锚固可以在锚固长度不增加的情况下增加极限抗拔力,而且对锚固长度长的锚杆更有效,并用理论和试验证明了这一结论。分析了预应力锚固和预应力锚杆的区别。提出了预应力锚固的锚杆的施工方法,分析了与其相应的握裹力分布和极限抗拔力。对比了预应力锚固的锚杆与非预应力锚固的锚杆的不同。     

深基坑预应力锚索支护监测数据分析与研究

为深入研究基坑支护预应力锚索的锚固机理和锚固效果,根据预应力锚索弹性状态下的变形,建立了预应力锚索弹性状态下的变形解析力学模型。按照国家规范对大连奥海大厦1号楼深基坑支护预应力锚索进行了试验检测,对预应力锚索锚固效果进行了评定。在此基础上,通过模型计算结果和实测结果的对比,验证了计算模型的正确性。     

玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁端部锚固试验研究

进行了6根玻璃纤维布(GFRP)加固的钢筋混凝土梁梁端锚固试验和3根对比梁的试验研究．试验中变化的参数为混凝土强度等级、配筋率、加固量、剪跨比．针对不同的加固层数采用了端部U型箍、剪跨区内U型箍、剪跨区内U型全包3种梁端锚固形式．分析了梁端锚固形式对玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁破坏形态及极限荷载的影响．试验结果表明,经玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力提高较多,加固效果明显,梁端有无锚固条对加固梁的极限荷载及破坏形态有显著影响．对于剪跨比小的加固梁,梁端锚固条不仅可以防止发生剥离破坏,而且还改善了梁的延性．     

索梁锚固区应力状态单因素影响分析

为研究不同锚固区节段长度对索梁锚固区应力状态的影响,建立2种锚固构造的8个壳单元模型进行双重非线性(几何非线性和材料非线性)分析,比较8个模型中钢锚箱、钢锚梁、腹板和横隔板的应力分布情况。对比结果表明:不论锚固构造横桥向设置还是顺桥向设置,锚固区节段长度对钢锚箱的应力影响相对较小,而对钢锚梁、腹板和横隔板的应力影响较大;当所选锚固区节段长度远离锚固区大于2倍梁高时,计算结果差值在5%以内。所得结论可供锚固区数值模拟参考。     

玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆的临界锚固长度计算

考虑到抗浮锚杆的工作机理与抗拔桩相似的特性,基于理想同心薄壁圆柱体剪切模型及抗浮锚杆剪应力分布简化模型,推导出GFRP抗浮锚杆的临界锚固长度的解析式,并以工程实例检验该方法的合理性。研究结果表明：本文提出的GFRP抗浮锚杆临界锚固长度解析计算方法是可行的,将理论临界锚固长度的2/3作为GFRP抗浮锚杆实际锚固长度参考值,可以在保证承载性能的前提下提高材料利用率。GFRP抗浮锚杆临界锚固长度理论值随锚杆杆体-岩土体弹性模量比值的增大而增大,但在该比例逐渐变大的过程中,临界锚固长度增长幅度逐渐降低。此外,增加杆体半径亦可提高理论临界锚固长度。研究结果可为GFRP抗浮锚杆的推广使用提供理论依据与实践参考。     

拉力型锚索在黄土层中的荷载传递机理

在前人研究成果与合理的假设的基础上,分析拉力型锚索在黄土地区的荷载传递机理,得到黄土地层中拉力型锚索的临界锚固段长度理论计算公式,并分析各参数变化对临界锚固段长度的影响规律.依据现行规范要求,试验验证黄土地区深基坑桩锚支护体系临界锚固段长度理论公式的合理性.实测数据分析表明,在黄土地层条件下,通过锚索锚固段的合理设置,其锚固段极限黏结强度取值可高于现行规范推荐值.试验锚索的荷载位移曲线验证了黄土地层中拉力型锚索的不同受荷服役工况和荷载传递变化情况,反映了各级张拉荷载下锚索的工作状态.研究成果可为黄土地区拉力型锚索的设计及现场试验提供指导.     

集中荷载下预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形计算

针对在外荷载作用下,组合梁中的钢梁与混凝土交接面必然产生相对滑移,同时,预应力FRP布的内力逐渐增加,导致组合梁发生内力重分布,影响组合梁的承载力与变形的情况,用弹性理论,建立同时考虑交接面相对滑移和预应力FRP布内力增量影响的组合梁变形微分方程,给出对称集中荷载作用下的组合梁变形计算公式.计算结果证明,交接面相对滑移增加了组合梁的变形,FRP布内力增量对组合梁变形影响相对较小,给出了预应力FRP布钢与混凝土组合梁变形的简化计算公式.