高强CFRP拉索-弯折锚固系统静力性能研究

作     者：周竞洋 汪昕 解佳展 许淇威 吴智深 ZHOU Jing-yang;WANG Xin;XIE Jia-zhan;XU Qi-wei;WU Zhi-shen

作者机构：东南大学混凝土及预应力混凝土教育部重点实验室江苏南京211189 玄武岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心江苏南京211189 东南大学城市工程科学技术研究院江苏南京211189 

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目(52208233) 国家自然科学基金项目(52278244) 江苏省自然科学基金青年基金项目(BK20220855) 江苏省卓越博士后计划项目(2022ZB132) 中国博士后科学基金项目(2022M720726) 国家重点研发计划项目(2022YFB3706503) 中央高校基本科研业务费(2242022k30030,2242022k30031,2242022k30033) 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2024年第37卷第3期

页      码：298-307页

摘      要：为了满足索承结构对拉索索力增长的需求,增加单筋直径和数量来提升索力是一种有效方法,但同时会导致索体直径和盘卷直径过大。为此,基于先前开发的变刚度锚固荷载传递介质,提出一种采用多根高强小直径CFRP筋的弯折锚固系统(简称弯折锚)来同时提升索力和弯曲性能。针对多筋拉索建模复杂以及计算效率低的问题,提出了基于等效圆环的应力释放模型,并利用足尺试验对应力释放模型的可靠性以及锚固方法的有效性进行验证。结果表明:改变单筋间距有利于减小平行锚最外层筋内外侧轴向拉应力差,但对轴向应力和径向应力影响较小。应力释放模型可以有效解决封闭圆环模型的“环箍效应”,使拉索内层筋的环向挤压应力更加趋近于真实的多筋模型。高强CFRP拉索失效模式为整体炸裂式破坏,荷载传递介质几乎没有受到可见的挤压和剪切损伤。应力释放模型对荷载-位移曲线、轴向位移和锚固区拉索轴向应变均具有较高的模拟精度。Φ4-91高强CFRP拉索的实测极限抗拉力为3 393 kN,相应的锚固效率为91%,而锚固效率低的原因在于多筋受力不均匀和未对锚具进行重新设计。自由段拉索轴向应变随荷载的增加而增大,应变片粘贴位置、胶层厚度以及筋材长度误差是导致轴向应变差过大的主要原因。相同荷载下锚固区中心筋轴向应变自加载端至自由端近似线性减小,锚固区30~360 mm范围内中心筋平均剪应力呈缓慢增长趋势,表明变刚度锚固设计有利于缓解拉索剪应力集中。

主 题 词：桥梁工程 高强CFRP拉索 有限元模拟 变刚度 弯折锚固 应力释放 足尺试验 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19721/j.cnki.1001-7372.2024.03.018

馆 藏 号：203127313...