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基于FRP材料的非金属锚具系统理论及应用研究

作　者: 怀臣子
导　师: 金文成
学　校: 华中科技大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: FRP材料 FRP筋夹片式锚具接触分析
分类号: TU757.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 22次
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内容摘要

随着钢筋混凝土结构耐久性问题的日益突出,新型材料纤维增强塑料(全称Fiber Reinforced Plastics或Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)以其高强轻质、耐腐蚀、抗疲劳、无磁性、可回收再利用等优势,作为非金属材料倍受人们青睐。但其横向抗剪及抗挤压强度较低,现有的预应力筋和拉索锚具体系不再适用于FRP预应力筋和拉索。因此,若将FRP材料应用于拉索结构或作为预应力筋应用于混凝土结构中,必须研制适用于FRP筋的锚具系统。针对FRP材料的锚具系统,国内学者对灌浆粘结式锚具和夹片式锚具进行了较多的分析和试验研究,但研究中锚环大多仍采用钢材,不能彻底解决耐久性问题。本文对基于FRP材料的非金属锚具系统进行理论及开发应用研究,为实现完全意义上的非金属材料配筋混凝土结构及其走向实际应用提供条件。文中根据目前国内外FRP筋锚固系统的研究和发展动态,结合已有金属预应力筋和FRP筋锚具系统,分析相关规范标准,根据FRP预应力筋受力、张拉工艺及锚固特点,指出FRP材料非金属锚具系统应具有的特点。在此基础上,提出非金属锚具构造形式,并通过理论分析,对锚具受力性能进行研究,从宏观的角度提出夹片式锚具设计时需要注意的问题;通过有限元数值仿真分析,结合锚具生产,在已有研究的基础上,总结细化非金属锚具锚固效率影响因素合理值的误差控制范围,建议锚具倾角(6°)误差控制范围为-1°～+0.5°,锚环-夹片角度差的控制范围为0.1°～0.4°;设计制作了φ16mmGFRP筋和φ25mmCFRP筋的FRP非金属材料夹片式锚具。通过试验分析了其受力情况,试验表明φ16mmGFRP筋夹片式锚具锚固效率系数为138%,大于95%,满足要求,φ25mmCFRP筋夹片式锚具锚环的保守极限承载力为1300～1400kN,为设计筋材极限荷载的132%～143%;并结合实际生产,阐述了此种非金属锚具的制作流程和影响其锚固性能的制作因素,提出制作锚具过程中需注意的问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 引言  9-10
  1.2 FRP 材料特性及应用  10-14
  1.3 国内外FRP 预应力筋锚具系统研究及应用现状  14-15
  1.4 本文研究的主要内容  15-17
2 现有预应力钢筋及FRP 锚具系统综述  17-25
  2.1 现有普通预应力钢筋锚具系统  17-21
  2.2 现有FRP 锚具系统  21-25
3 FRP 材料夹片式锚具系统理论研究  25-34
  3.1 单孔夹片式锚具静力分析  25-27
  3.2 单孔夹片式锚具弹性理论分析  27-29
  3.3 单孔夹片式锚具强度校核简化计算  29-31
  3.4 锚具的“切口效应”  31-33
  3.5 本章小结  33-34
4 FRP 材料非金属夹片式锚具有限元分析  34-46
  4.1 概述  34-35
  4.2 单孔夹片式锚具弹塑性有限元模型  35-38
  4.3 数值仿真计算结果分析  38-44
  4.4 本章小结  44-46
5 FRP 材料非金属夹片式锚具的设计制作与试验  46-64
  5.1 夹片式锚具设计  46-48
  5.2 FRP 材料非金属夹片式锚具制作  48-50
  5.3 FRP 材料非金属夹片式锚具试验  50-62
  5.4 本章小结  62-64
6 结论与展望  64-67
  6.1 本文主要研究成果  64-65
  6.2 展望与建议  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-73
附录1 攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目  73
  发表的学术论文  73
  参加的科研项目  73

基于FRP材料的非金属锚具系统理论及应用研究

内容摘要

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