夹片外伸式CFRP板锚具设计优化与试验研究

摘要

针对现有锚具“切口效应”及夹持应力分布不均而易导致CFRP板损伤的问题，该文提出了一种新型夹片外伸式CFRP板锚具。该设计利用钢材的延性进行应力扩散，引导CFRP板内的压应力区向远离切口端移动，实现了CFRP板在夹片端口处的夹持力平缓过渡，有效降低“切口效应”；同时，该设计减小了碳纤维间的应变差，使CFRP板的横向变形更同步，降低了发生劈裂破坏的风险。该文针对新型锚具及目前常用的夹片内缩锚具、角度差锚具开展对比研究，通过有限元建模分析以及静载张拉试验，分析新型锚固系统在不同设计变量下的传力机理，优化设计参数。结果表明：夹片内缩的常规锚具破坏形式为CFRP板切口破坏，锚固效率仅为60.42%；角度差设计导致CFRP板横截面上压应力梯度过大，产生不同步的张拉应变，破坏形式为先劈裂后拉碎，锚固效率不足80%；夹片外伸式CFRP板锚具锚固效率高达90.83%，有效解决了CFRP板“切口效应”及劈裂破坏风险，具有很高的工程应用价值。

关键词

桥梁工程 / CFRP板锚具 / 夹片式锚具 / 有限元模拟 / 静载试验 / 锚固性能 / 切口效应 / 劈裂破坏