摘要:預(yù)應(yīng)力是指為了改善結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在各種使用條件下的工作性能和提高其強(qiáng)度而在使用前預(yù)先施加的永久性內(nèi)應(yīng)力。目前最常見的情況是將預(yù)應(yīng)力施加于混凝土上,形成壓應(yīng)力,以部分抵消或全部抵消結(jié)構(gòu)使用中本會(huì)出現(xiàn)的拉應(yīng)力。而由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)所具有的較高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和廣泛適用性的特點(diǎn),促使其被廣泛地應(yīng)用于土木、機(jī)械等工程領(lǐng)域,如橋梁、高層建筑、水工結(jié)構(gòu)、地下工程等。預(yù)應(yīng)力錨固體系根據(jù)錨固預(yù)應(yīng)力筋的不同分為鋼絞線錨固體系、鋼絲束體系、鋼筋束體系及粗鋼筋體系,錨具的優(yōu)良特性是至關(guān)重要的,它直接影響到預(yù)應(yīng)力的效果和結(jié)構(gòu)安全性。我國預(yù)應(yīng)力錨固體系的研制和開發(fā)仍主要建立在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,缺乏科學(xué)的理論依據(jù)。這除了是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)是一個(gè)綜合性前沿學(xué)科,涉及面廣,牽涉學(xué)科多有關(guān),還因?yàn)樵趯?duì)錨具結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí),存在許多困難:如錨具本身的復(fù)雜形狀,探索錨具內(nèi)部信息的實(shí)驗(yàn)手段有限,另外還有鋼絞線與夾片,夾片與錨環(huán),錨環(huán)與墊板之間的相互作用和它們?cè)谳d荷作用下變化的力學(xué)和幾何特性。所以迄今為止,還沒有理論研究或經(jīng)典公式能充分地預(yù)測錨具的特性。以鋼絞線錨固體系為主要研究對(duì)象,根據(jù)錨夾具工作原理對(duì)錨夾具的力學(xué)性能進(jìn)行初步的理論分析。通過ANSYS軟件對(duì)錨夾具進(jìn)行的數(shù)值模擬分析,得到錨夾具結(jié)構(gòu)內(nèi)外的應(yīng)力-應(yīng)變分布,應(yīng)力集中及屈服百分比等,獲得科學(xué)的理論依據(jù),從而為錨具的理論研究提供借鑒作用。同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)獲取相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),如錨環(huán)與夾片的相對(duì)位置,沿錨具外周表面的應(yīng)變分布等,并通過將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與ANSYS軟件的分析結(jié)果進(jìn)行比較,說明采用ANSYS模擬分析可以對(duì)錨具特性進(jìn)行有效的預(yù)測。由此,我們可依據(jù)ANSYS軟件所得到的分析結(jié)果,來揭示錨具內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變分布狀況,為進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化錨具設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。由有限元分析和實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果的分析可以得出如下結(jié)論:
(1) 從應(yīng)廠化批量生產(chǎn)來講效益是可觀的。 (3) 在試驗(yàn)過程中,可以看到在張拉中夾筋孔的牙齒夾持住預(yù)應(yīng)力筋,隨著載荷增加,夾片進(jìn)入錨環(huán)孔,整個(gè)夾片各處都受載,但分布不同,隨著夾片跟進(jìn),錨環(huán)下部開始受拉力,并隨力的增大而增大,但到達(dá)一定范圍后,力逐漸變小,并最終表現(xiàn)為下部錨環(huán)區(qū)域?yàn)槭軌?。但從測量結(jié)果可以知道錨環(huán)受壓的區(qū)域比較小,錨環(huán)外表面大部分區(qū)域表現(xiàn)為受拉,并在中上部達(dá)到峰值,中部偏上部位應(yīng)變量最大,表示錨環(huán)的中上部分受力較大。即在中上部首先有支持,夾片主要受力在中部偏上處。 (4) 有限元分析結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果對(duì)比分析兩者是一致的,表明采用ANSYS模擬分析可以對(duì)錨具特性進(jìn)行有效的預(yù)測。
作者:馮玉軍