概述了杭州灣跨海大橋建設中所用預應力錨具和鋼絞線的靜載錨固性能檢測,研究了不同質量鋼絞線對錨具靜載試驗的影響,找出其合理的配合關系,以供其他公路橋梁施工參考和借鑒。

碳纖維增強塑料(cfrp)筋良好的工作性能使其可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的預應力鋼筋,但相對滯后的錨固體系研究已成為影響其使用的關鍵原因。通過研制新型的cfrp筋粘結夾片式球面錨具,研制了3種不同尺寸錨具,共9組試件進行錨固性能試驗。結果表明,在錨固國產(chǎn)光圓碳纖維增強塑料筋時,錨具錨固效率最大達到80.6%;對于粘結夾片式球面錨具,鋼質套管長度和粘結介質的粘結性能是影響錨固性能的關鍵因素;球面錨具可以自動調(diào)整cfrp筋的中線與錨具錐孔中線,改變孔口的受力特性,減小孔口剪應力,提高錨固性能。

以減少夾片與frp筋之間接觸應力峰值為基本思路,提出了一種預應力cfrp筋夾片-套筒型錨具,并對此類錨具系統(tǒng)的靜載錨固性能、疲勞性能及周期荷載性能進行了試驗.結果表明,錨具各部分能協(xié)同工作,形狀保持良好,錨具組裝件靜載錨固效率系數(shù)均大于等于0.95,疲勞及周期荷載性能優(yōu)良,能有效地錨固試驗中所用的cfrp筋.

預應力施加后夾片式錨具有效錨固是后張預應力箱梁結構質量的最終體現(xiàn)。本文從鋼絞線的力學性能、孔道位置線型、錨具質量精度、張拉控制程序等多方面探討了錨固失效的原因。提出了相應的處理措施,以期為實際施工提供指導。

針對用于夾持鋼絞線預應力筋的夾片式錨具張拉施工,提出確定張拉順序、配備張拉機具的要點,以及在張拉施工容易出現(xiàn)的梁體裂紋、鋼絞線劃絲、斷絲、預應力筋的伸長值異常等問題,并分析了它們發(fā)生的原因,最后提出針對該問題的預防措施和解決方案。

目的研究cfrp筋夾片-粘結型錨具靜載錨固性能、疲勞性能及周期荷載性能.方法在充分利用現(xiàn)有分離夾片式錨具及配套張拉設備,避免相關產(chǎn)品二次開發(fā)的前提下,提出了一種預應力cfrp筋夾片-粘結型錨具,利用試驗對此類錨具系統(tǒng)的靜載錨固性能、疲勞性能及周期荷載性能進行研究.結果試驗結果表明,錨具各部分能夠協(xié)同工作,形狀保持良好,錨具組裝件靜載錨固效率系數(shù)均超過了0.95,平均值為0.99;各錨具組裝件在經(jīng)受循環(huán)疲勞荷載及周期荷載后,錨具夾持區(qū)域cfrp筋均未發(fā)生破壞,錨具組裝件完好,達到了現(xiàn)行適用于鋼筋(絲)或鋼絞線的規(guī)范要求.結論筆者研制的夾片-粘結型錨具能有效地錨固試驗中所用的cfrp筋,具有優(yōu)異的靜載錨固性能和良好的動載性能,具有很高的工程應用價值.

在國內(nèi)首座cfrp索斜拉橋上使用并獲得國家專利的錨具結構形式的基礎上,研究了直筒+內(nèi)錐+直筒的新型錨固方案;建立有限元模型,對比分析了優(yōu)化前后的錨具筒壁接觸應力和摩擦應力,結果定性地表明,在錨具末端設置直筒段的有效性;對改進后的錨具進行靜載張拉試驗,主要測試靜載張拉過程中錨固區(qū)筋材表面的應力分布和變化情況;試驗結果與有限元分析結果吻合良好,表明該優(yōu)化方案有效可行;據(jù)錨具破壞前錨固區(qū)的應力轉移現(xiàn)象提出了對粘結式cfrp錨具的破壞監(jiān)測方法。

當復合材料frp(fiberreinforcedpolymer/plastics)筋或拉索應用到斜拉橋的拉索體系時,黏結式錨具和夾片式錨具均有其自身的局限性。對此,根據(jù)普通拉索錨固體系的特點,并結合cfrp筋夾片式錨具和黏結式錨具的研究成果,提出了錨固cfrp筋的復合式錨具。復合式錨具由楔緊錨固端和黏結錨固端組成,其中楔緊錨固端包括錨杯、帶有凹齒的夾片、鋁套管以及塑料薄膜,黏結錨固端包括鋼套筒和黏結介質活性粉末混凝土rpc(reactivepowerconcrete)。靜載試驗研究了錨杯長度、鋼套筒長度、夾片預緊力、筋材預張拉力等試驗參數(shù)對復合式錨具錨固性能的影響。試驗結果表明,復合式錨具的試件極限荷載最大為208kn,相應的錨固效率系數(shù)為104%,大于95%,滿足規(guī)范要求。復合式錨具兩種錨固形式的錨固長度較合理組合為:對不預張拉錨具,錨杯長度40mm,黏結錨固長度100mm;對預張拉錨具,錨杯長度60mm,黏結錨固長度60mm。提出的復合式錨具極限荷載計算式具有較好的適用性。

提出了一種預應力碳纖維增強塑料(carbonfiberreinforcedpolymer,cfrp)筋夾片-黏結型錨具系統(tǒng),通過靜載錨固性能試驗,研究了不同幾何參數(shù)對其錨固性能的影響.試驗結果表明,通過試驗改進后的夾片-黏結型錨具能有效地錨固試驗中所用的cfrp筋.

預應力碳纖維增強塑料(cfrp)筋夾片式錨具的研究引起我國土木工程界的廣泛關注.為研制適合cfrp筋的錨固裝置,根據(jù)cfrp筋的特性,研制了60,90mm及2×60mm串聯(lián)式單根直徑7mmcfrp筋夾片式錨具,并對其進行錨固性能的張拉試驗.通過錨具錨固性能試驗,分析了錨固失效的原因.研究表明,cfpr筋的性能和品種、錨具長度、緩和介質及預緊力的大小是影響夾片式cfrp筋錨具錨固性能的主要因素.

分析了現(xiàn)行錨索錨具在現(xiàn)場應用中存在的問題,提出了研制新型錨索錨具—球型錨具的思路,并研制出了km18型球型錨具,通過地面試驗室試驗和在煤礦掘進工作面試驗,得出了結論。

錨索應用于煤巷時,當錨孔與頂板斜交,頂板傾斜,或孔口圍巖破壞,錨索將在孔口處受到剪切應力,減弱錨索的支護能力,許多錨索在孔口發(fā)生破斷,因此,設計出球面錨索錨具,可以自動調(diào)節(jié)錨索中心線和錨孔中心線之間的角度,改變孔口的受力特征,減小剪切應力,提高錨索的性能。

探討大噸位錨固下波形齒錨具的錨固性能,研究波形齒錨具緊固螺栓的軸力和cfrp片材縱向拉力的關系.結果表明:錨固情況下,波形齒錨具仍能有效錨固cfrp片材;緊固螺栓的軸力n分為拉拔cfrp片材前螺桿上的初始軸力和拉拔cfrp片材時由彎曲效應產(chǎn)生的附加軸力2部分;建議擰緊螺帽后,緊固螺栓的初始軸力為cfrp片材理論極限縱向拉力的0.15倍.

以國內(nèi)首座cfrp索斜拉橋上使用并獲得國家專利的直筒加內(nèi)錐式錨具為研究對象,選取cfrp筋所受徑向擠壓應力作為主要研究參數(shù),對其進行影響因素的分析,并提出相應的優(yōu)化方案。研究表明:采用優(yōu)化方案后,錨具的擠壓應力在錨固長度范圍內(nèi)有所減少且分布更趨于均勻,錨固能力較原錨具也有所提高,說明優(yōu)化方案是可行的。

柳州歐維姆機械股份有限公司 代表數(shù)量：批號： m15-12bt 標準規(guī)定值單項判定 合格 合格 合格 試驗結果 / 合格 合格 3089.12 0.97 3.6 / / 夾持處 剪切1根 / ≥0.95 ≥2.0 3078.92 0.97 3.7 夾持處 剪切1根 3067.73 0.97 3.6 夾持處 剪切1根 效率系數(shù)ηa 總應變 εapu(%) 靜 載 錨 固 性 能 破 壞 情 況 斷口位置 斷筋檢查 試驗后錨 具檢查 委托編號： 試驗日期： mj-20090517-13 2009-06-17 檢驗項目 組裝件實測 極限拉力 fapu(kn) 試驗：技術負責人：單位（章）復核： 備注預應力筋實測平均極限拉力為267.3kn。

結合新疆高昌故城土建筑遺址保護工程,將土工長絲這種新型錨桿應用于墻體加固.基于全長粘結式錨桿的mindlin解,對其抗拔力進行了理論分析,推導出抗拔承載力計算公式,通過現(xiàn)場試驗,對理論分析結果進行了驗證,并就影響錨桿抗拔承載力的因素及其破壞模式進行探討.試驗結果表明,土工長絲錨桿可以滿足土建筑遺址墻體加固的要求;通過加肋改變錨桿表面狀態(tài)對錨固力的提高非常顯著.

為了提高錨索的承載能力和使用壽命,設計了新型球面錨索錨具,通過錨索靜載拉拔實驗,模擬錨索在應用中可能出現(xiàn)的各種情況,調(diào)節(jié)錨索中心線與錨固面的角度,加載直到破壞。通過新型球面錨索錨具與普通錨索錨具的實驗數(shù)據(jù)分析,驗證球面錨索錨具有更好的承載能力和減弱剪切應力的能力,從而為新型錨索錨具的應用提供了理論依據(jù)。

文章在總結了多年來進行預應力鋼絞線、錨夾具檢測工作經(jīng)驗的基礎上,對夾片式錨具靜載錨固試驗中的各種影響因素進行了詳細的分析。概述錨具、夾具和連接器按照錨固方式不同,可分為夾片式、支承式、錐塞式和握裹式4種。根據(jù)jt/t329—2010《公路橋梁預應力鋼絞線用錨具、夾具和連接器》的靜載錨固要求,用預應力筋-錨具組裝件靜載試驗測定的錨具效

錨固性能結果除了受錨具自身質量的影響,試驗所用鋼絞線、試驗前樣品的處理、組裝件安裝、試驗加載控制以及試驗設備等等均有影響,稍有不慎試驗失敗,甚至出現(xiàn)對錨具性能造成誤判。通過多年的工作,對試驗過程中容易出現(xiàn)的問題進行了分析總結。

為研究cfrp筋復合型錨具的主要設計參數(shù)對錨固性能的影響及錨具內(nèi)部受力情況,設計了5個復合型錨具的參數(shù)靜載試驗,測量了錨具的極限荷載、錨環(huán)-cfrp筋間滑移變形和金屬筒測點應變,通過靜載試驗對比分析了各設計參數(shù)對錨固效果的影響,以及金屬筒表面應力的分布情況與變化規(guī)律.研究結果表明:當金屬筒壁厚為2mm,夾片夾持長度為65mm,粘結長度為500mm時,錨具的錨固性能較好;夾片-金屬筒間錨固良好,無滑移;金屬筒應力分布與變化可反映錨具內(nèi)部受力情況,測點應力曲線峰值預示該位置附近的膠體與cfrp筋間的粘結破壞.

為解決cfrp絞線的錨固問題,設計了7組夾片-粘結串聯(lián)式錨具進行靜載試驗研究。試驗結果表明:粘結錨固段承擔的荷載較夾片錨固段大,一定范圍內(nèi)在錨具總長度一定的情況下,隨夾片長度增大,錨固效率系數(shù)呈下降趨勢;隨荷載逐級加大夾片端部應變成增大趨勢,且為受拉狀態(tài);距離張拉端150mm處錨杯外側處的徑向應變隨荷載增大數(shù)值變化不明顯。該試驗設計的錨具最高錨固效率系數(shù)能達到99.4%,滿足預應力筋用錨具技術規(guī)程,能有效錨固試驗所用cfrp絞線。

試驗檢測 日期結果 1圍護結構威海銀興預應力線材有限公司17.8mm-186014-052014年10月19日18.53612015年03月30日合格 szgjxl15 -00001 吳樂文孟聃 2圍護結構山東旭光得瑞高新材料股份有 限公司 m18-3201410042014年10月19日230套12015年04月01日合格szjs15- 00003 吳樂文孟聃 3圍護結構 山東旭光得瑞高新材料股份有 限公司 m18-4201410042014年10月19日230套12015年04月01日合格 szjs15- 00004吳樂文孟聃 4圍護結構 山東旭光得瑞高新材料股份有 限公司 m18-5201410042014年10月19日230套12015年04月01日合格 szjs15- 00005吳樂文孟聃 5圍護結