适用于超高强钢丝缆索的新型主缆锚具设计研究

随着悬索桥跨径的增大,主缆钢丝的强度等级不断提高,对锚具的合理设计也提出了更高的要求。本文对主缆锚具的现有设计方法进行了介绍。基于2200 MPa级超高强钢丝缆索,对主缆锚具的材料、结构形式与外形尺寸开展初步设计,提出了新型主缆锚具的设计方案。采用有限元方法建立锚具的精细有限元模型,对设计方案的受力性能进行了数值模拟与参数分析。结果表明新型主缆锚具受力合理,设计方案可行,锚具壁厚、摩擦系数对锚具应力水平的影响最为明显,并据此提出了锚具的建议优化设计方向。

预应力CFRP平板式锚具优化设计与应用

针对平板式锚具存在需在混凝土表面开槽、有效行程短、不可重复利用等问题,开展了平板式锚具优化设计与应用研究,提出了一种无须在结构基面设置扣槽,占用空间小、碳纤维增强材料(CFRP)板有效利用长度更长,轻质高强、可重复利用的预应力CFRP平板式锚具。有限元分析表明:在计算荷载作用下,锚具性能满足预应力CFRP加固需要,锚固支座、锚板和锚栓最大应力值分别为133、76、94 MPa,总体应力分布均匀,均小于其屈服强度,最大变形值为0.056、0.024、0.028 mm,保证锚具不先于结构破坏。随着锚栓直径与锚板厚度增大,锚具内部应力与变形均有所改善,其中锚栓直径变化对锚栓与锚板接触部分受力影响较大;锚板厚度对混凝土表面与锚栓接触部分受力影响较大,故建议锚栓直径为18 mm,锚板厚度为20 mm。实际工程应用表明该锚具使用效果良好。

马鞍山长江公铁大桥2100 MPa高强度钢绞线斜拉索及锚具研制

巢马铁路马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥为(58+168+392+168+58)m双塔三索面钢桁梁斜拉桥,斜拉索设计采用抗拉强度2100 MPa、抗疲劳应力幅280 MPa的∅15.2 mm低松弛PE镀锌钢绞线拉索。为保证高强度钢绞线斜拉索的力学及锚固性能,根据其技术指标要求,在1860 MPa钢绞线基础上,研制2100 MPa钢绞线及配套锚具。通过提高钢绞线原材料盘条中C、Si、Mn元素含量及改进钢丝拉拔工艺,选择直径14.0 mm的PQS92Si-HT盘条为2100 MPa钢绞线原材料。为提高钢绞线的锚固性能,夹片选择20CrMnTi钢,夹片长度52 mm、牙高0.45 mm、锥角6°10′、表面粗糙度R a3.2以上且表面硬度不低于56 HRC。根据2100 MPa钢绞线锚具的载荷变化和现行锚具锚板的材料性能,锚板选择40Cr钢,并进行调质处理。对研制的2100 MPa钢绞线及配套锚具进行单孔锚及斜拉索锚具组件疲劳试验及疲劳后静载试验。结果表明:研制的2100 MPa钢绞线及其锚具组件均满足规范要求,可应用于马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥。

基于物质-场分析的可拆卸矿用锚具的优化设计研究

预应力锚固技术在煤矿巷道顶板支护中被广泛应用,但目前针对预应力锚索锚固结构的卸锚仍采用手工操作,缺乏安全成熟的研究和成果。本研究分析了锚环-夹片-锚索三者之间物质-场关系,确定了传统矿用锚具卸锚过程中的关键问题,通过消除非有效完整功能的物质-场模型、减缓有害功能的物质-场模型等两个方面进行分析,借助实验室试验对其进行结构优化。最终提出一种可拆卸矿用锚具,并在井下进行了应用试验。试验结果表明,相较于目前常用的矿用锚具,论文提出的可拆卸矿用锚具在实现快速高效拆除的同时,所需拆卸力小,锚索剩余应力实现归零,卸锚过程安全可靠。

大直径GFRP筋锚具夹片弹性模量对锚具径向应力响应的影响研究

为研究大直径GFRP筋锚具夹片弹性模量对锚具应力响应的影响,首先基于厚壁圆筒理论建立锚环-夹片-杆体三者表面接触应力响应的力学模型,并进行相应的理论推导;其次采用ABAQUS有限元软件建立二维和三维数值模型,分析不同夹片弹性模量下杆体表面接触压力的变化规律,并将数值模拟结果与力学模型计算结果进行比对以验证理论模型的正确性;最后基于已验证的理论模型对锚具夹片的关键因素进行参数分析。数值模拟结果显示,二维及三维模型杆体表面径向应力值随夹片弹性模量增加而增加,并逐渐趋于收敛,二维模型径向应力略小于三维模型径向应力,二者的误差随夹片弹性模量的增加而减小并最终趋于收敛,理论模型计算结果的变化规律与数值模拟一致;理论计算与数值模拟比对结果显示,理论模型计算值位于二维及三维模型模拟结果之间,与二维模型的拟合效果较好,与三维数值模型在夹片弹性模量较低时存在不超过20%的误差;参数分析结果显示,夹片倾角及推进量与径向应力线性正相关,夹片泊松比与径向应力指数型正相关,夹片厚度与径向应力线性负相关。

建筑用碳纤维筋预应力锚具的研究

目前建筑用碳纤维筋预应力锚具主要有机械夹持锚具和粘结型锚具两大类,但各有优缺点.在实际工程应用较多的机械夹持锚具有着容易安装,现场使用方便等特点,但这种锚具由于夹片的夹持力过大,造成碳纤维筋本身的局部破坏及纤维筋剪切失效.本文研究主要通过对机械夹持锚具结构的改进,提出一种新型锚具的设计,实现减小锚固部分碳纤维筋的应力集中和安装锚具时因位置偏差带来的附加剪切力,从而减轻碳纤维筋的局部破坏及纤维筋剪切失效.

锥销锚具的研究及弗氏锚具的改进

1 单根高强度钢丝锥销锚具的研究随着生产的不断发展,冷拔低碳钢丝的锥销锚具由于硬度低、齿形差,已不能满足生产的要求,必须设计一种新的高强度钢丝锚具来代替。它属于先张法混凝土用的工具锚,不仅要求锚固可靠、体积小、重量轻,而且还要求多次使用,因此设计时必须从锚具的材料、几何形状、热处理、硬度等方面来考虑。

FRP筋模块化夹片锚具设计及试验研究

纤维增强复合即FRP材料属于各向异性材料,需要针对FRP的特性开发新的锚固系统。与传统FRP锚固方式不同,FRP筋模块化夹片锚具是将FRP筋、多孔切片铝套以及夹片作为一个标准模块,并将其压入锚杯的模块安装孔内。根据实际工况,在锚杯上增加或减少模块安装孔的数量,从而达到拉索的使用要求。利用ANSYS Workbench有限元软件,对模块化锚具的内锥倾角、夹片与锚杯的角度差、锚固长度、FRP筋材间距、夹片预紧力等参数进行分析,提出了一种新型模块化锚固形式,并通过试验的方法来测试模块化夹片锚具的锚固性能。结果表明,采用模块化夹片锚具对FRP筋进行锚固的方法是可靠的,本文开发的模块化夹片式锚具的锚固效率超过90%,有利于锚固设计,降低成本。

先张法预应力FRP筋张拉锚具试验研究

通过对粘结型锚具的分析,总结出粘结型锚具更适用于FRP筋的锚固。鉴于此,提出了一种新型先张法夹具,开展了预应力BFRP筋夹具锚固性能研究,发现高强灌浆料-半灌浆套筒粘接式锚具能够对预应力FRP筋实现较为快速、稳定的锚固。

玻璃幕墙固定用索锚具开裂原因

某玻璃幕墙固定用索锚具在使用过程中发生开裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、力学性能测试、扫描电镜及能谱分析、金相检验等方法对索锚具开裂原因进行分析。结果表明:索锚具的开裂形式为晶间腐蚀开裂,索锚具固溶处理效果不佳,沿晶界析出了大量M_(23)C_(6)型碳化物,降低了索锚具的抗晶间腐蚀性能,在腐蚀性元素S、Cl的作用下,索锚具外表面萌生微裂纹,并沿晶界向内部扩展,最终导致索锚具发生开裂。

预应力CFRP板夹片式锚具的研制与试验研究

预应力碳纤维板夹片式锚具用于加固混凝土结构,其利用摩阻锚固原理设计,主要由夹片和锚板组成,依靠锚板、夹片以及夹片之间的碳纤维板互相挤压形成一个整体结构;从理论上分析了夹片式锚具的工作原理及力学模型,以此设计锚具的关键尺寸。试验表明预应力碳纤维板夹片式锚具具有极高的锚固性能。

浅析碳纤维板锚具研究现状及发展趋势

为了促进碳纤维板在土木工程中的有效应用,对多种类型碳纤维板锚具的研究现状进行了全面分析。系统介绍了普通夹片式锚具、楔形夹片式锚具、内曲面夹片式锚具、粘结型锚具以及组合式锚具的结构特点、工作原理及锚固效率,并深入探讨了碳纤维板锚具在土木工程中的应用前景和未来发展趋势,推动其在建筑、桥梁等加固工程中的广泛应用。

单根碳纤维塑料筋新型锚具的研制

研制适用于单根碳纤维塑料筋的新型锚具 ,对锚具的构造、特点、试验与应用情况进行介绍。

新型曲面CFRP板锚具力学性能研究

为解决传统CFRP板夹持式锚具中出现的张拉应力不足和螺栓预紧力难以控制的问题,根据其受力机理并以双曲面CFRP板锚具设计为基础,结合ANSYS有限元软件对比分析了不同尺寸的锚具性能,确定了最优的锚具尺寸并进行了相应的加工,然后对双曲面CFRP板锚具进行了静载试验。试验结果表明:内夹板厚度为5 mm时,挤压应力分布最均匀;外夹板厚度的最优范围为25~30 mm,弧度最优解为0.75~1.00 mm;当双曲面CFRP板锚具可以承受的最大张拉力为499.96 kN、最大锚固效率为104.16%、CFRP板的最小滑移量为1.93 mm时,锚具的锚固效果最佳。

基于柔性支架用光伏拉索的锚具优化设计研究

本文围绕基于柔性支架的光伏拉索锚具优化设计展开研究。光伏拉索作为柔性光伏发电领域的新型结构形式,通过对光伏拉索锚具各自夹持原理进行对比分析,通过对夹持可靠性进行分析测试,研究了传统锚具在柔性支架上的失效模式和不足之处,并总结了最优的改进设计方案方向。并且通过引入先进的结构成型技术和表面处理技术研究对比,提高了锚具的制造精度和耐腐蚀性能,进一步增强了锚具的可靠性和耐久性。改善了柔性光伏拉索结构整体受力的稳定性和提高了光伏发电效率。本文提出了一系列优化设计策略,旨在提高锚具的承载能力、耐久性和安装便捷性,缩短了施工周期。

预应力筋用夹片式锚具锚板强度试验问题的研究

为了更好地研究锚板强度试验检测装置,对加载装置控制系统、反力装置、挠度变形测量装置等几个方面进行改进、优化,通过反复试验分析和验证,研制了一种锚板强度试验检测装置测试系统。该检测装置测试系统更有利于实际工作中锚板强度试验的检测,且大大降低了企业仪器设备的采购成本,同时进一步提高了锚板强度试验稳定性,有效确保了检测结果的科学有效性。

碳纤维增强复合筋材黏结型锚具试验及工程应用

为开展碳纤维增强复合筋材在桥梁工程中应用的可行性分析,采用试验方法对单根筋材锚固性能进行检验,并通过有限元法进行了锚具受力性能的模拟分析;此后应用相应锚具制备出大吨位试验索,对其极限承载力、黏结强度、持荷效应、锚具效率系数等参数取值情况进行了计算分析,同时将复合套筒形式锚具应用于桥梁进行实践。分析过程及结果可助推碳纤维增强复合筋材黏结型锚具在桥梁工程中的应用。

QMV新型锚具的研究与应用

QM群锚两片式钢绞线新型锚具 (QMV系列锚具 ) ,能够锚固强度为 2 0 0 0MPa及以下级别的钢绞线。介绍新型锚具的研制、构造特点及试验与应用情况。

影响夹片式锚具锚固性能的综合因素

通过对大量不同品种的夹片式锚具试验得出 ,影响夹片式锚具锚固性能的因素不仅与锚具本身质量有关 ,而且与钢绞线的强度等级和表面硬度有关 ,可以认为 ,锚具和钢绞线两方面的综合因素影响锚具的锚固性能。

自锁/楔片式锚具下碳纤维布加固RC圆柱预应力损失

针对自锁式锚具张拉碳纤维布持荷过程中损失较大的问题,本文开发了一种基于“楔削效应”的楔片式张拉锚固装置。在恒温恒湿条件下,对12组预应力碳纤维布加固RC柱进行了预应力损失试验研究。考虑了自锁/楔片式锚具、柱表面粗糙度、预应力度及是否二次张拉对预应力损失的影响,分析了张拉过程中碳纤维布与柱表面的相对滑动造成的摩擦损失和持荷过程中碳纤维布的预应力损失。试验结果表明:与自锁式锚具相比,采用楔片式锚具张拉碳纤维布可有效降低碳纤维布持荷过程中的预应力损失率,对碳纤维布的总预应力损失降幅最大达41.4%,涂胶可降低碳纤维布的摩擦损失和回缩引起的预应力损失,二次张拉可降低碳纤维布回缩引起的预应力损失。基于试验结果建立了应力损失计算公式,为碳纤维布预应力损失计算提供参考。