预应力碳纤维板楔形夹片式锚具受力研究

预应力碳纤维板楔形夹片式锚具受力研究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)具有抗腐蚀性强、抗拉强度大等特点,在实际工程中被广泛应用于混凝土结构加固。

预应力碳纤维板加固技术作为一种主动加固方法,具有高效、经济的特点,应用前景广阔。

本文以预应力夹片式锚具和预应力波形锚具为基础,并对其工作原理及受力特性进行理论分析,研发出一种新型的针对10cm宽碳纤维板的楔形夹片式锚具,并对其受力特性进行有限元模拟及静力张拉试验研究,主要内容有:(1)对国内外的预应力碳纤维板锚具进行调研,总结国内外现有锚具的样式,并对比分析夹片式锚具和波形锚具的工作原理、受力情况及工作性能,在此基础上设计楔形夹片式锚具的关键尺寸。

设计锚具的锚固长度为200mm,锚杯厚度为70mm,三种夹片厚度分别为6.15mm、8.15mm、10.15mm;(2)运用ansys软件模拟了预应力碳纤维板楔形夹片式锚具在预紧阶段和张拉阶段的受力过程,分析锚具整体和楔形夹片的变形及受力情况。

模型中采用面——面接触方式模拟锚杯与夹片、夹片与碳纤维板之间的接触,并将碳纤维板与锚具楔形夹片视为一体。

理论结果表面:锚具中部的向上变形最大,并由锚具尾端向前端递减;锚具尾端区域的等效应力最大;(3)预应力碳纤维板楔形夹片式锚具的静载张拉试验方案设计,主要包括楔形夹片式锚具静载试验的试验内容、设备、测点布置方法以及试验加载制度。

进行锚具静载试验,测试锚具楔形夹片厚度对锚具极限张拉力的影响。

由试验可知:XMJ10-3组的试验结果较为良好,锚具的极限张拉力达到380.3KN,锚固效率为79.2%。

试验结果表明:锚具夹片需要具有一定的刚度才能夹持住碳纤维板,提高锚具的极限张拉力,减少因碳纤维板滑移造成的预应力损失。