碳纤维（CFRP）索股粘结型锚固系统的抗疲劳性能研究

Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) wires replacing the conventional steel wires, has great potential application in bridge of cable supporting system, and the fatigue behavior of anchorage system , which significantly determines reliability and safety of CFRP cable supporting bridge, needs to be studied. On the base of summarizing the existing research achievement, the fatigue behavior of CFRP cable anchorage system caused by the accumulated fatigue damage，is researched by the means of theoretical analysis, numerical simulation research and model test. Proceeding from the he accumulated fatigue damage model of the interface between a single CFRP wire and bonding medium, some research will be done step by step, which including the load-transmitting deterioration mechanism and the tensile stiffness evolution model of CFRP cable anchorage system. According to the mechanical behavior of anchorage zone, the optimization design of CFRP cable anchorage system considering the fatigue damage will be conducted, and then the long-term tensile stiffness calculation method of the new CFRP cable anchorage system considering the long-term of the proposed will be conducted. The research achievement can provide a reference for the study on durability and long-term performance of CFRP cable anchorage system.

碳纤维增强塑料（CFRP）索取代传统的钢质索，在缆索支撑的桥梁中有着巨大的潜在应用价值，而对CFRP缆索体系桥梁的可靠性与安全性有重要影响的索股锚固系统的抗疲劳性能有待研究。在总结既有研究成果的基础上，拟采用理论分析、数值仿真与模型试验相结合的方法，对疲劳积累损伤导致的CFRP索股锚固系统的抗疲劳性能开展研究。从单根CFRP索与粘结介质界面的疲劳积累损伤模型着手，循序渐进地研究CFRP索股锚固系统的传力性能劣化机理，抗拉刚度的退化机理，根据疲劳损伤后锚固区力学行为特征分析，进行考虑疲劳损伤的CFRP索股锚固系统优化设计研究，提出考虑荷载历程的新型CFRP索股锚固系统的长期抗拉刚度计算方法。研究成果可以为CFRP索股锚固系统的耐久性与长期使用性能研究提供参考依据。

研究结果表明，实际工程中的CFRP索股锚固系统的疲劳损伤过程都是以上多种损伤形式的组合. 疲劳加载前后，CFRP丝的弹性模量没有明显变化. 在S—N疲劳性能曲线中，经历数十年使用荷载作用，CFRP索抗拉强度的疲劳损伤率大约为5%~8%。在实桥疲劳荷载作用下，索股与粘结剂之间的相对位移，主要发生在循环荷载100万次之前，之后相对滑移量较小，且逐渐趋于稳定，总的位移量是1.04mm. 于该位移量是由锚筒间相对位移量减去受荷端粘结剂与锚筒相对位移量表示的，其中包含了必然误差，导致计算结果比实际位移量偏大. 疲劳试验结束后，索股与粘结剂之间并没发生可见的位移，说明索股与粘结剂之间的剥离程度很小. CFRP筋材表面形式对粘结式锚固系统的锚固性能影响较大. 优选非光圆筋材可使粘结介质与筋材的粘结力增大，相应的锚固效率系数也会增加。研发的新型内曲面粘结型锚具锚固效率系数均超过95%，内曲面型锚具组装件满足静载试验要求，完全达到了相关的技术要求。试验实测荷载位移曲线与有限元模型计算所得滑移曲线吻合较好，有限元模型采用接触单元模拟接触滑移行为是有效可行的，且计算结果较好. 研究结果为CFRP索应用于实际工程提供了可靠的参考.