基于接触滑移理论的CFRP拉索黏结型锚具精细化仿真.pdf

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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.


节选段落一:
(a)内锥式     (b)直筒式
图 1 黏结型锚具
一般认为,CFRP拉索黏结型锚具的基本失效
模式包括以下 3 种:① CFRP拉索在锚固区以外断
裂.这种破坏形式表明该锚具性能良好,CFRP 拉
索充分发挥其抗拉强度,此时的极限拉力被称为拉
索极限拉力.② 黏结介质和 CFRP 拉索之间黏结
失效.两者出现过大相对滑移,无法有效传递荷载,
此时的极限拉力被称为锚具极限拉力.③ 产生过
大变形与徐变.黏结型锚具中黏结材料弹性模量较
低,高温下易变形,长期荷载作用下会发生徐变,由
此引起的纵向变形可能导致不可接受的预应力损
失.这种失效模式一般比较少见.
2 锚固装置精细化建模方法
2.1 


节选段落二:
图 6 索力随时间变化曲线
综上所述,无论与既有试验数据进行定量比
较,还是利用客观存在的事实规律进行定性验证,
结果均表明,本文所提出的 CFRP拉索黏结型锚具
建模方法准确度较高,具有较好的计算精度.
4 关键设计参数分析
4.1 锚具构件几何参数
一般认为,CFRP拉索黏结型锚具钢套筒材料
的物理性能不影响锚具的锚固性能,而钢套筒的锥
度(见图 7)才是直接影响其锚固性能的关键参数.


节选段落三:
,锚具极
限拉力(设计索力)越大,所需的最小锚固长度越
长.在相同的设计索力下,不同 CFRP筋材质具有
不同的最小锚固长度.通过绘制锚具极限拉力
最小锚固长度关系曲线,可以指导锚具尺寸的合
理设计.
5 结论
1)提高外套筒锥度或增大黏结材料弹性模
量,可增强 CFRP拉索黏结型锚具的锚固性能.
2)当拉索拉断破坏时,筋材直径越大,拉索极
限拉力越大;当锚具滑移破坏时,筋材直径越大,锚
具极限拉力反而越小.
3)CFRP 筋材表面粗糙度越大,筋材与黏结
材料之间黏聚力越强,锚固性能越优异,锚具极限
拉力也越大.
4)为确保不发生滑移破坏,锚具极限拉力(设
计索力)越大,所需要的最小锚固长度越长
(2条)
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