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.     

预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的张拉锚具研究

为提高加固锚具的实用性,利用自行研发的一套预应力碳纤维板锚固装置,对施加了极限抗拉强度25%预应力的混凝土梁进行张拉试验。试验结果表明,该锚固装置在张拉阶段存在16.3kN阻力损失;在张拉装置放张阶段预应力损失10.1 MPa;而在拧紧锚固板阶段由于波形板的咬合作用,预应力得到比较大的补强;试验过程中碳纤维板未出现滑移,锚固效果良好。     

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。     

自锚CFRP预应力控制及梁抗剪加固机理试验研究

采用自行开发的自锁锚具,进行17根钢筋混凝土T梁预应力碳纤维布抗剪加固试验以及碳纤维布预应力施加试验,探讨本锚固系统预应力损失以及纤维布应变与扭矩的关系以及不同加固方案下试件的抗剪承载力、挠度变化曲线、碳纤维布各条带的应变分布,分析剪跨比、预载水平、预应力水平、混凝土强度等因素对构件受剪承载力的影响。研究结果表明:此锚固方法能够有效地为碳纤维布施加预应力,能够解决碳纤维布剥离破坏问题,大幅度提高加固梁开裂荷载和极限荷载;在一定范围内,受剪承载力与剪跨比和混凝土强度呈正相关关系;在建议预应力范围内,受剪承载力随着预应力水平的提高而提高,预应力的存在克服了预载对非预应力纤维布抗剪加固的不利影响。     

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.     

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。     

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.     

两端锚固预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯性能试验研究

在自主研发的预应力CFRP板锚具的基础上,分别使用粘贴和无粘贴张拉CFRP板的加固方式对6根混凝土梁进行试验,研究施加不同大小的预应力和不同的跨度对加固梁的抗弯性能的影响,对加固梁的极限承载能力、截面应变、CFRP应变和跨中挠度等进行研究.试验结果表明:使用预应力CFRP板加固能明显提高混凝土梁的抗弯性能,提高CFRP...     

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.     

预张拉纤维布约束混凝土圆柱预应力损失试验

为了对混凝土墩柱有效施加环向预应力,研制了一种自锁式锚具用来环向张拉纤维布,从而对核心混凝土提供主动约束应力,提高混凝土墩柱的强度和延性.根据自锁式锚具的施工工艺,分析了引起预应力损失的主要原因,针对摩擦损失、碳纤维布应力松弛损失、混凝土收缩徐变损失等各种影响因素进行了试验研究和理论分析,得到了各项预应力损失的发展规律及其与相关影响因素的关系,提出了减少预应力损失的措施.     

预应力CFRP增强RC梁的纤维容许张拉预应力值

将预应力CFRP片材粘贴到需要补强的RC梁,可以有效地改善结构的力学性能,提高加固效率。但是,CFRP片材的张拉预应力值并不是越大越好,本文从三个方面出发考虑了预应力CFRP增强RC梁的容许张拉预应力值,避免了张拉预应力值过高产生的混凝土拉裂缝产生、混凝土与CFRP之间界面剥离和CFRP先于钢筋破坏这种不利破坏模式的发生。本文为预应力CFRP 在增强加固工程中的应用提供理论基础。     

预应力锚固损失的计算研究

对由抛物线和直线段通过切点，折点任意连接而布置的预应力筋，从理论上建立了该类预应力筋锚固损失的计算通式，并给出了特定式，完善了规范中有关预应力锚固损失的计算内容。     

锚固方法和预应力水平对CFRP板加固钢筋混凝土梁抗弯性能的影响

为了研究端部锚固方法和预应力水平对碳纤维复合材料(CFRP)板加固钢筋混凝土(RC)梁抗弯性能的影响，进行了6根大尺寸T梁抗弯试验，对失效模式、荷载-挠度曲线、特征荷载、CFRP板强度利用率及延性等指标进行分析。结果表明：锚固方法对RC梁的极限荷载有显著影响，但对开裂荷载和屈服荷载基本没有影响；当预应力水平从0提高到0.5,失效模式从混凝土压碎转变为CFRP拉断，开裂荷载和屈服荷载比未加固试件分别提高了75.0%～237.5%和13.6%～50.9%;极限荷载在混凝土压碎模式下随预应力水平的提高而提高，但在CFRP拉断模式下受预应力水平的影响很小；可靠的端部锚固可提高极限荷载下CFRP的利用率，但施加预应力能明显提高整个受力阶段CFRP的利用率。     

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.     

岩质高边坡预应力锚固问题研究

在阐述预应力锚索结构及其作用的基础上,分析了影响预应力锚索锚固效果的主要因素,根据现场实测数据,对内锚固段应力分布特征进行了系统的分析,针对预应力固效应的三个方面,提出了群锚第一效应和群锚第二效应的概念,对预应力锚固边非线笥有限元分析作了较为合理的假设,并 体锚根效应在数值模拟中的应用方法,得到的结论为准确的地质参数数值模拟成功的关键。     

CFRP筋在活性粉末混凝土中的锚固性能

针对碳纤维增强塑料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastics)作为预应力筋或拉索时的锚固问题,提出了以活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)作为粘结介质的粘结式锚具.静载试验详细研究了CFRP筋的表面形状、锚固长度、根数和间距以及套筒内壁倾角等参数的变化对RPC的锚固性能的影响.试验结果表明,CFRP筋的表面形状对锚固性能的影响最为显著;对于抗拉强度不大于3 000 MPa的表面压纹CFRP筋,其临界锚固长度约为20倍CFRP筋直径;双根压纹CFRP筋锚固时的合理筋间距不宜小于1倍CFRP筋直径;本文提出的平均粘结强度和临界锚固长度计算公式具有较好的适用性.     

预应力碳纤维布加固混凝土梁预应力长期损失的增量微分法

为深入了解预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的预应力长期损失,采用随时间变化的换算弹性模量方法,建立了考虑混凝土收缩徐变、胶层徐变及钢筋混凝土梁与碳纤维布界面滑移的预应力长期损失增量微分模型,得到了给定边界条件和荷载形式下的预应力长期损失闭合解。为验证该方法的有效性,对相关学者的试验梁进行了长期预应力损失的计算。计算结果表明,所建立的微分增量模型可以用来预测预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的预应力长期损失。     

预应力CFRP加固RC梁承载力的神经网络预测

基于人工神经网络的原理,建立多因数智能分析模型,对已有的数据进行反向传播(BP)神经网络的训练.利用训练成熟的神经网络,对承载力进行预测,分析混凝土强度、截面高度、配筋率、配布率,以及预应力度等参数对承载力的影响.结果表明,用训练好的网络模型可以较好地预测预应力碳纤维布(CFRP)加固后钢筋混凝土(RC)梁的受弯承载力,预测精度较高,可以处理模糊的、非线性的问题.此外,混凝土强度、梁截面高度、受拉钢筋配筋率和碳纤维布的配布率的增加,受弯承载力也相应提高,但施加的预应力提高对极限承载力并没有多大帮助,只提高构件的开裂荷载和屈服荷载.     

预应力FRP片材增强RC梁的界面应力分析

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.文中从理论分析入手,推导了预应力FRP片材增强钢筋混凝土(RC)梁界面层的剪应力和正应力的计算公式,分析了预应力作用下FRP片材和混凝土之间的界面层的应力分布,并通过有限元对碳纤维簿板(CFL)增强RC梁作了数值实验验证,探讨了初始预应力施加量和CFL厚度对界面应力的影响.理论分析和有限元计算结果表明,当CFL两端无锚固、施加初始预应力为CFL抗拉极限强度的20%时,CFL有发生剥离的危险.