新型CFRP筋弧锥式锚具性能研究及损伤监测

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Lance1982
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碳纤维增强复合材料(CFRP)作为筋材可以充分发挥其抗拉能力,但其作为各向异性材料无法直接使用锚固钢筋的锚具,需要设计适用于CFRP筋的锚具。CFRP筋粘结型锚具可以保护筋材表面但仍存在锚固区筋材应力集中的现象,针对这一问题仍需对粘结型锚具进行进一步的改进。另一方面,CFRP筋粘结型锚具由锚杯包裹,难以观察内部损伤情况,了解其损伤机理,同时粘结型锚具存在多种破坏模式,且锚具的破坏于瞬间发生难以预测。因此引入声发射技术作为无损监测手段对粘结型锚具的损伤过程进行演化,达到辨别破坏模式、预测锚具破坏的目标。本文的主要研究内容为:本文设计了一种新型CFRP筋弧锥式粘结型锚具。通过对一组不同参数的内锥式和弧锥式锚具进行张拉试验,得到了筋材表面的应力分布曲线、荷载-滑移曲线和破坏模式。并根据试验结果,分析了锚具类型、锚杯内壁倾角和圆弧半径对锚具性能的影响。结果表明,锚具的极限承载力与加载过程中锚杯-胶体界面的滑移成正比。新型CFRP筋弧锥式粘结型锚具的极限承载力普遍大于传统内锥式粘结型锚具,且能有效地缓解筋材表面应力集中现象。采用声发射(Acoustic Emission)技术对传统内锥式和新型弧锥式锚具在张拉荷载作用下的损伤过程进行了监测。通过对声发射信号进行分类统计分析和上升角-平均频率(RA-AF)分析,可以识别粘结型锚具的不同破坏模式。根据声发射累积能量与载荷的相关分析对锚具进行损伤演化,可以将CFRP筋粘结型锚具的损伤划分为三个阶段。通过对声发射特征参数(如损伤参数和b值)进行时域分析,验证了损伤演化的结果并成功预测了锚具的破坏。本文提出的锥式粘结型锚具的破坏机理与张拉试验数据和声发射信号的分析结果相吻合。声发射技术可以有效地评价CFRP筋粘结型锚具的损伤、识别破坏模式、预测破坏时刻,并对破坏机理进行分析。
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