土木工程英文论文8篇

绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇土木工程英文论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！

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一、土木工程中的边坡支护技术

土木工程中的边坡支护技术比较多，例举比较常见的边坡支护技术。如:《”锚杆支护，其在边坡支护中较为常见，利用水泥土墙做为辅助支护，有利于边坡的侧向稳定，锚杆支护在土木工程中，适用于高度低于6米的基坑，提供足够的支护力;(2)开槽施工，先根据边坡支护的情况，在基坑周围开挖内槽，利用内部支撑的方式，形成边坡的挡体，支挡土木工程边坡内的土体结构，由此保障边坡的稳定度;(3)土钉支护，此类边坡支护方式的稳定性较高，但是其对土木工程的环境有要求，只能适用在特性土质内，而且土质内的水位不能太高，在边坡基坑低于12米的工程内较为常见;(4)逆作拱墙，结合土木工程基坑的实际情况，设计拱墙支护，通过拱墙提供支护的能力，一般边坡支护中的逆作拱墙分为全封和局部两种，需根据边坡支护的需求确定拱墙类型。

二、土木工程中边坡支护技术的应用

土木工程中边坡支护技术的应用主要分为三项，支撑土木工程的边坡施工，对其做如下分析:

1、边坡支护方案

根据土木工程的需求，制定边坡支护的方案，保障其在土木工程中的顺利施工。以某土木工程为例，分析边坡支护技术的方案川。第一该工程采取土钉支护的方式，根据方案要求，在土钉支护的过程中，要保障支护的强度达到工程标准，方案中规定了土钉的深度，要求施工人员严格按照深度执行支护;第二标记成孔的位置和编号，便于边坡支护时识别;第三设计拉拔试验，检查土钉打入的效果，此部分需交由第三方完成，确保土钉具备充足的强度;第四规定注桨的比例，规范外加剂的用量，该工程方案中规定采用重力灌注的情况，适当情况下可以采取补桨处理。

2、基坑开挖

基坑开挖是土木工程边坡支护的重要环节，因为基坑开挖的过程中，导致土层或地质结构出现破坏，增加开挖的难度，尤其是在开挖后期，很容易出现变形、位移，所以基坑开挖中需要遵循分区原则，确保分区基坑平衡开挖后，才能进行下一分区的基坑作业izl。例如:某土木工程在基坑开挖中，开槽后立即进行支撑，支撑完成后紧接着进行开挖，而且还要遵循分区的原则，避免超过基坑原本的设计量，该工程基坑开挖到距离支护边坡约8米的时候，进行分段开挖，以25米为分段的标准，为提高基坑开挖的速度，该工程在分段基坑内选择了跳挖的方式。

3、地质监测

地质监测应用在边坡支护的整个过程中，主要是排除土木工程施工中的地质影响，保障土地工程处于稳定的状态，以免发生变形。边坡支护中的地质监测，稳定土木工程的施工环境，规避地质环境引发的风险，尤其是基坑施工部分，更是要强化地质监测，根据地质监测的数据，安排边坡支护的施工。边坡支护施工技术中的地质监测，起到良好的监控作用，施工人员观察测点的地质变化，对施工方案提出改进意见，以此来提升边坡支护的水平，促使其更加适应土木工程的环境。地质监测中能够约束边坡支护技术的应用，及时发现土木工程地质条件的临界值，准确控制边坡支护，以免土木工程的边坡结构受到地质影响。

三、土木工程中边坡支护技术的质量控制

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据不完全统计,全国目前共有188所大学开设土木工程专业，92所大学招收土木工程研究生。其中，安徽省设置该专业的普通高等高校达到了8所，占全省22所高校的36.4%。对于新建土木工程专业的地方本科院校，该专业的招生及毕业生就业工作等均具有较大的压力，同时存在一个必须认真对待并加以解决的课题：这就是土木工程专业综合实力如何赶超地方兄弟院校，如何体现该专业的建设特色及毕业生在行业中的竞争力，使专业沿着持续健康的道路建设和发展。

2土木工程专业的学科定位

各类用人单位对土木工程专业毕业生的基础知识、专业知识、工作能力和综合能力都有比较高的要求。相对而言，他们对学生的计算机综合应有能力、力学基础、团队合作精神、口头表达能力、创新能力等方面有着更迫切的需求。高校有必要通过研究寻找到提高学生这几方面能力的有效培养模式。经过多方面调研学习与深入讨论，确定了我校土木工程专业的学科定位及培养目标，即培养德智体美全面发展、诚信实干、基础扎实、实践能力强、综合素质高、具有创新精神，从事土木工程领域的房屋建筑、港口航道等设计、施工、咨询、监理、防灾减灾等工程应用型高级专门人才，以及从事土木工程领域的研究、教育、投资和管理工作的高级专门人才。

3土木工程专业师资队伍建设

学校应充分认识到师资队伍的建设是做好人才培养、学科建设、科学研究的关键，根据实际教学规模及发展趋势，确定专业师资数量与结构，不断加强学科带头人和骨干教师的培养，采取多样性、多渠道的方式构建一支结构合理、相对稳定、水平较高的教师队伍。我校土木工程专业现有专业教师22名，其中：专业基础课教师7名，专业课教师15名，已获得博士学位的教师5名，占教师比例为22.7%；教授2人，副教授3人，高级工程师1人，讲师6人，实验师3人，工程师2人。学校还长期聘请兄弟院校以及地方建筑设计院所具有丰富教学经验和工程实践经历的兼职教师。目前，该专业由业务能力强、教学经验丰富的教师主持教学管理工作，基本具有了一支胜任本专业各主干课程教学任务的骨干教学队伍。

4土木工程专业课程体系改革

应用型人才教育需要一定的理论知识作为基础，并强调知识的应用性。因此，在构建专业教学课程体系时主要以“厚基础、宽口径、多方向、重应用”的原则，以职业岗位能力为主导，以素质教育为基础，努力提高学生实践能力与创新意识。对于新建土木工程专业，要正确认识专业方向的问题，应重专业建设、慎方向设立。为适应专业发展的需求，根据《规范》提出的工具知识体系、人文社会科学知识体系、自然科学知识体系、专业知识体系四部分知识体系以及专业知识体系中的6个知识领域，对培养计划中的课程进行有效整合，建立了基础理论模块、专业基础模块、基础设计模块、专业设计模块以及其他选修和实践课程模块的体系。

5土木工程专业实践教学体系建设

工程应用型人才对实践能力的要求要高于研究型人才，《规范》把实践性教学放在了比以往更重要的位置。学校在实践教学中应以工程实际为背景，以工程技术为主线，着力提升学生的工程素养，培养学生的工程实践能力和工程创新能力。在教学的各个环节中努力尝试“基于问题、基于项目、基于案例”的应用型学习方式，要把合适的知识单元和实践单元有机结合起来，逐渐构建适合本校实际的创新训练模式。

6土木工程专业教学管理与改革

学校应根据专业教学特点，建立质量监控体系、加强教学过程管理、完善教学管理制度，尤其要注重实践性教学环节的质量保障。除严格执行各项基本规章制度，建立、落实、完善教学二级管理的制度体系也需同步推进，充分发挥骨干教师的教学管理才能。

6.1加强教学过程管理及质量

监控课程教学是学生学习掌握专业知识的主要渠道之一，针对专业课程教学特点、教学规律，制定教学管理文件，规范课程教学秩序，提高教学效果，注重对教学过程的管理，使每个学生都能通过专业课程的学习，掌握相应专业知识。通过学生评教、教学信息员信息反馈、定期召开学生座谈会、院领导听课等制度的落实，形成质量监控体系。

6．2制定课程考核制度

规范考核过程管理为规范教学行为，提高教学质量，针对教学过程中存在的问题，如部分课程学生出勤率不高、考核不及格率较高现象，出台相关制度措施以加强考核管理。

7结语

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随着CFRP材料向土木工程领域的逐渐渗透，它的应用范围越来越广，CFRP材料在土木工程中的应用经历了纤维片材、纤维棒材和纤维型材等几种材料形式。CFRP材料在土木工程领域应用的不断扩大，其优越性也逐步发挥出来，受到越来越多的关注，因此开展关于CFRP在土木工程中应用的课题十分有必要。土木工程中应用的CFRP产品形式主要有短纤维、片材(纤维布材和板材)、棒材和索材、拉挤型材、缠绕型材、格栅及手糊制品。根据CFRP材料制成的产品形式的不同主要有以下几个方面的应用:①C-乱向短纤维，加入混凝土中，可大大提高混凝土结构的抗裂性、延性和承载力等多种性能;②CFRP片材，用于既有结构加固修补，有大量的工程应用，其技术已基本成熟;③将碳纤维长丝制成棒材，在混凝土中代替钢筋用于新建结构，主要用于海洋工程结构及需电磁波透过的工程结构，国外已有较多研究，并开始应用，也可制成杆件，建造各种空间结构，如网架、网壳以及拱、壳和穹顶等，形成大跨空间建筑结构体系;④将碳纤维加工成束状或绳状形成索材，用于大型土木工程的拉索或悬索结构，该方面应用在锚具连接上尚未能很好地解决，但仍有一定的应用;⑤CFRP拉挤型材，可做成工字形、槽形、管形、箱形等基本型材，形成轻质楼板、桥板;⑦CFRP格栅，可用于补强飞机场跑道、桥面和公路，早在1996年，美国通往加拿大的401#高速公路的数座桥面上采用碳纤维补强。本文主要从以下几个方面综述CFRP材料在土木工程中的应用:CFRP片材在加固混凝土结构和钢结构中的应用研究;CFRP棒材在空间结构中的应用研究;CFRP索材在桥梁结构中的应用研究;CFRP锚固系统的应用研究。

2CFRP片材的应用研究

CFRP片材主要应用在建筑结构加固中，20世纪80年代末至90年代初起源于欧美和日本等发达国家，方法为利用树脂类粘结剂将碳纤维粘贴到结构或构件的表面，形成复合材料，通过碳纤维与构件的协同工作来提高结构和构件的承载力和延性。此技术在90年代得到广泛应用，经过1995年日本阪神地震检验，并在1999年中国台湾省地震后的修补和重建中发挥了重要作用，使人们对这一新技术有了进一步的认识，在国内已经引起重视，并着手研究和开发。

2．1CFRP加固补强混凝土结构

对混凝土工程进行加固，是目前CFRP在土木工程中应用最成熟的技术，关于这方面的研究主要集中在对加固后构件的抗弯、抗剪、抗压抗疲劳等。抗弯加固(图1)就是将碳纤维片材用胶结剂外贴于构件的受拉面与混凝同承受荷载，以提高构件的受弯承载力，达到抗弯加固的目的。目前国内外主要是运用试验和有限元分析的方法分析影响加固性能的因素，并用试验数据和分析数据提出承载力公式，进而改进加固的方法。2000年以来，东南大学、清华大学、哈尔滨工业大学、天津大学等都对CFRP加固的钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土构件进行了弯曲试验，得到影响加固效果的主要因素有碳纤维布的层数(加固量)、混凝土强度、配筋率、碳纤维布端锚固情况等［1］;另外，岳清瑞、赵国藩和郑国栋等［2，3］还研究了二次应力状态以及既有荷载的存在对加固效果的影响，提出了提高梁底碳纤维布的抗剥离能力的方法［4］。抗剪加固(图2)主要是将碳纤维片材粘贴于构件的剪跨区，利用碳纤维布对混凝土的约束来抑制剪切裂缝的开裂和发展，达到抗剪加固的目的。与抗弯加固类似，抗剪加固的主要研究也主要集中在用试验研究和有限元分析的方法对加固后构件的抗剪承载力提高程度、破坏形式以及影响加固的因素进行研究和分析［5，6］，并针对破坏形式提出了一些解决方案。抗压加固(图3)的研究主要是实验研究，将CFRP片材外贴在钢筋混凝土柱上进行受压试验研究，能提高柱子的承载力和延性［7］。在这些静力性能研究的基础上，很多学者提出了疲劳性能的问题，并针对加固后的钢筋混凝土构件进行了疲劳试验的研究，结果表明，加固后的混凝土构件疲劳寿命提高、疲劳变形减小、抗裂性能提高［8］。近两年，东南大学的袁鑫等［9］对高温环境下的粘贴CFRP板前后的RC箱梁做了疲劳试验研究，得出高温环境下使用的箱梁桥顶板经过CFRP加固后承载力、刚度和疲劳强度都提高了;同济大学的商兴艳［10］通过试验研究了L形外贴纤维片材加固震损的钢筋混凝土框架节点的抗震性能;顾威、李宏男等［11］对加固的受损轴压钢管混凝土进行了试验研究。国外在CFRP加固混凝土结构方面也进行了深入研究，近几年Badawi和Wahab提出一种内嵌式的加固方法，即在混凝土构件表面挖槽，在槽内涂环氧胶，然后粘贴CFRP材料(图4)，并对这种加固的构件进行了抗弯、抗剪和抗疲劳试验研究［12-14］，加固效果比外贴方式好。图4内嵌式加固方法Fig．4StrengthwithNSMCFRPproduct

2．2加固钢结构

在土木工程中，钢结构的损伤具有局部性和多发性等特点，且不可能立即退役。采用传统的焊接和用螺栓、铆钉连接加钢板的加固方法存在焊接残余应力、削弱截面等很多弊端。采用碳纤维布进行加固补强，可手工完成，具有良好的耐腐蚀性，不会出现钢板加固后的锈蚀现象。CFRP加固修护钢结构就应运而生，但是它起步晚，其研究和应用均处于初始阶段，主要是进行数值模拟和数值分析，试验研究很少。在梁的受拉面粘贴CFRP片材，提高其抗弯承载力和抗弯刚度;在梁的腹板粘贴CFRP片材，提高其抗剪承载力;对疲劳损伤钢结构进行加固，提高剩余疲劳寿命;CFRP布环向缠绕钢管柱，避免钢管的局部失稳，提高柱的抗压承载能力;对钢结构节点的加固以及结构耐久性加固等。由于疲劳是钢结构损坏的主要原因之一，清华大学的郑云、叶列平［15］对CFRP加固的含中央疲劳损伤裂纹的钢板进行了理论分析，计算得出其剩余疲劳寿命得到显著提高。张宁等［16］通过试验研究分析得出拉应力状态下碳纤维布加固钢结构K形焊缝，可改善钢构件的疲劳性能，延长钢结构疲劳构件的使用寿命。对预应力CFRP板加固钢板的受拉疲劳试验研究［17］，分析了应力比、CFRP板刚度、预应力及粘结胶性能等因素对疲劳裂纹扩展的影响，试验结果表明:加固后结构的疲劳寿命提高16倍以上。CFRP加固钢结构的破坏形式仍然是以粘结层的剥离破坏为主，是影响CFRP加固钢结构性能的重要因素，碳纤维布与钢结构之间的粘结性能直接影响加固效果。根据试验结果，在粘结端部，界面剪应力最大，随粘贴长度的增大，界面传递的剪应力减小，碳纤维复合材料受到的正应力增大，承载力也逐渐提高，但当粘结长度增大到一定值时，只是胶层弹性长度增大，承载力不再提高。岳清瑞、彭福明等通过静力拉伸试验(粘结材料选用双组份环氧类粘结剂)对碳纤维布与钢结构之间的粘结应力进行了分析，最后得到了碳纤维布加固钢结构时的有效粘结长度为80mm～100mm。碳纤维与钢构件之间的粘接性能是碳纤维加固修复钢结构研究领域的一个重要课题，但是加固钢结构胶粘剂材料的研究较少，成为制约这项技术应用的主要问题，应加强这方面的研究;碳纤维布端部存在严重的应力集中，锚固显得异常重要，尤其是在碳纤维布的端部，这个问题也应该深入研究。

3CFRP管材及其组合构件的应用研究

结构的自重限制空间结构向超大跨度发展，轻质高强的纤维复合材料的出现为解决这一问题提供了有效的途径，CFRP材料在加固现有结构中的良好表现，使人们认可了其高强、轻质、耐腐蚀的性能，研究能否将CFRP制成杆件用于空间结构中，以跨越更大的跨度，具有重要的意义。2004年清华大学的钱鹏等［19］以日本Toray-TT00SC碳纤纱作为原材料，用铝合金制作连接件，采用卷带成型法制成了CFRP圆管。对CFRP杆件轴向进行了受力试验，采用ANSYS软件对杆件的进行了分析计算，得出CFRP管的破坏形式。CFRP材料的各向异性使纯CFRP杆件以节点连接破坏为主，不能充分发挥材料的优点，且破坏具有脆性特征。2006年蒋燕等又提出了CFRP-铝合金组合杆件［16］(由铝合金管外包CFRP布制作而成)，对其进行了拉伸试验研究、轴心受压稳定试验研究和弯曲试验研究，试验表明:组合管的破坏模式与铝合金管的破坏模式较为接近;组合构件的弹性阶段抗弯刚度和极限承载力比纯铝构件大大提高。根据试验研究和理论分析得到了轴心受压承载力计算公式和组合管局部屈曲承载力计算公式，并提出了组合构件抗弯刚度的计算方法，建议了组合长管轴压稳定承载力的计算方法。基于这些杆件性能的基本研究，钱鹏等将CFRP-铝合金组合杆件用于Keiwitt网壳和网架中［21］，运用有限元的方法建立了网架和网壳的模型进行了分析，得出组合管网壳的承载力和刚度比铝合金网壳高，对几何缺陷和非对称荷载的敏感性都比较小，且自重比较小。国内外很多学者都认为CFRP-铝合金组合管发展潜力巨大。从经济上看，CFRP-铝合金组合管比铝合金管要贵，但是长期经济效果要优于铝合金管，因此经济效益较好。铝合金的无磁性和不与CFRP材料发生电化学反应的性质也让其代替钢材成为这一组合管的首选材料。2009年哈尔滨工业大学的张亮泉等［22］以T700SC-12K碳纤维(日本东丽公司)和环氧树脂为材料和基体，采用纤维缠绕成型工艺，正交对称铺设CFRP铺层，设计了不同尺寸的CFRP圆管，并进行了压缩和拉伸试验，采用有限元软件ABAQUS考虑单层纤维受拉断裂、受压屈曲和扭折、在横向拉力和剪力作用下基体开裂以及在横向压力和剪力作用下基体破碎，对CFRP圆管的破坏进行数值模拟分析，结果与试验所得数据总体吻合较好。得出受压破坏以纤维受压后扭折致使纤维折断和基体开裂为主要破坏模式，受拉破坏以纤维拉断为主要破坏模式。这种CFRP管的性能如表1所示。张亮泉和欧进萍［23］提出用上述方法制成的CFRP圆管建立平板网架结构，并对它们进行了有限元分析(分析中均假设节点具有足够的强度和刚度不发生破坏，网架结构的破坏发生于杆件上)，得到随着跨度的增加，CFRP网架的竖向位移明显小于钢网架，跨度越大越明显，CFRP网架的跨越能力可提高30%;CFRP网架抗震性能优于钢网架。用Pushover分析方法分析CFRP网架失效模式得出，要充分发挥CFRP网架材料的高强度优势，关键因素是提高支座的变形能力。上述所有的分析都是建立在节点具有足够的强度和刚度不发生破坏的假设条件上，但是CFRP杆件之间的连接一直是制约其发展的关键因素。2012年张亮泉［24］提出了一种由CFRP管材为受力主体，钢板为端部支撑的新型组合构件(图5)。在构成空间结构时，构件之间仍然可以采用焊接节点和螺栓球节点，很好地解决了杆件之间的连接问题。采用数值分析的方法研究其受压性能，其抗压承载力有很大的离散型，需要后期具体的模型试验才能确定其准确的抗压性能。

4CFRP索材的应用研究

碳纤维增强聚合物(CFRP)筋材具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳性能好等优点，已在桥梁工程中得到应用，成为大跨度桥梁拉索的理想材料。因为CFRP索只受拉力且为纯CFRP材料成型，因此可以最大程度的发挥CFRP材料的力学性能。目前CFRP索主要应用在桥梁结构中，国内外有很多已经建成的CFRP拉索斜拉桥，如表2所示。东南大学Rc＆Pc结构教育部重点实验室联合相关单位完成了国内第1座CFRP拉索斜拉桥(江苏大学人行桥)的设计与建造，该桥全部拉索均采用CFRP材料。长安大学的梅葵花、东南大学的吕志涛［25］采用解析法分析了CFRP斜拉索的静力特性，发现CFRP拉索的垂度只有钢索的1/5，使得拉索倾角和允许应力相等时CFRP拉索的极限长度是钢索的5倍有余，拉索长度相同时CFRP索的承载效率比钢索高得多;随着跨度的增大，钢拉索承受外荷载的能力急剧下降，而CFRP拉索承受外荷载的比重仍非常高。梅葵花推导了斜拉索设计时待求参数的精确计算公式，并从精确解析式中直接得出忽略拉索弹性伸长的近似解;建立了CFRP拉索的非线性参数振动模型，采用数值分析的方法，分析了各种因素对拉索在参数振动特性的影响，得出拉索振动的拍频、幅值与拉索静拉力、激励幅值以及阻尼等有关，且在参数振动发生机率、参数振动响应以及抑制参数振动难易程度上，CFRP拉索优于钢拉索。鉴于上述CFRP拉索相对于钢拉索的优势，其在桥梁结构中的应用研究越来越多，目前主要集中在CFRP斜拉桥和CFRP缆索悬索桥的研究。东南大学土木系通过具体的算例分析了1000m级斜拉桥的几何非线性影响量，并计算了其在温度荷载下的静力反应;采用有限元法对比分析了CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥的主要动力特性，提出了若干优化CFRP斜拉桥的理论依据。东南大学的吕志涛主持了国内首座CFRP索桥(江苏大学人行桥)的设计和应用研究［27］，研制了黏结型CFRP拉索锚具，并对其进行了有限元分析和试验研究;研究了CFRP拉索的制作和安装工艺并提出了拉索的张拉方案。江苏大学的周士金等［28］对以苏通长江公路大桥为参考对象，建立斜拉桥的有限元动力模型，并采用等轴向刚度准则将钢索替换为CFRP索，与钢索斜拉桥在同一地震波作用下的地震响应差异和抗震性能，得到CFRP索斜拉桥的位移和内力地震响应值较小，在抗震性能方面具备一定的优势;对首座CFRP索斜拉桥进行了有限元分析和荷载试验、动态试验，为CFRP索桥梁的动态建模、动态特性分析、抗震抗风设计及CFRP新型缆索材料在桥梁工程中的进一步推广应用提供一定的参考依据。2006年郑宏宇等［29］提出将CFRP索用在悬索桥中，并分析了CFRP拉索体系悬索桥的优势、可行性以及推广和应用所面临的问题。2011年东南大学的马文刚等［30］采用有限元建模的方法对钢缆锁悬索桥和CFRP缆索悬索桥分别进行了恒载、活载、温度作用的对比分析计算，得出CFRP缆索悬索桥在恒载作用下的内力和温度作用下变形比钢缆锁小，但是由于刚度较小，在活荷载作用下竖向变形比钢缆索桥大7%;2012年同济大学的李扬［31］基于分段悬链线法和通用有限元程序也对钢缆锁悬索桥和CFRP缆索悬索桥的静力性能进行了对比研究，得到了同样的结论，且进一步对CFRP缆索悬索桥的刚度进行了参数分析，考虑的设计参数包括桥跨布置方式、矢跨比、边中跨比、主梁抗弯惯矩、桥塔抗弯惯矩和中央扣，提出了改善结构刚度设计的建议。CFRP索比重小、刚度小，其抗风性能尤为重要，同济大学的李扬和肖汝成［32］用非线性有限元计算方法，对主跨2000m～5000m的钢缆索和CFRP缆索悬索桥的抗风性能进行了对比分析，得到其抗风性能确实比较差，必须采取相应的改善措施。针对锚固困难、CFRP索造价高，用在斜拉桥中整体刚度低等问题，同济大学的熊文和肖汝诚［33］提出CFRP与钢组合截面斜拉索和CFRP与钢组合结构斜拉索两种方案，前者是将CFRP与钢形成组合截面斜拉索(图6)，后者是将CFRP斜拉索与钢斜拉索分别应用于同一桥梁不同跨度区域，在保证两种斜拉索良好力学性能的同时优化了经济性能。综上所述，CFRP材料作为超长跨度斜拉桥的拉索材料与传统的钢拉索相比有很多优势:强度大;相同条件下，CFRP拉索的承载效率比钢拉索高得多;CFRP拉索的比重小，减轻基础施工的难度。但作为一种新型材料，在使用上也存在一些问题，CFRP的抗剪性能较差，导致CFRP索有折点时脆断，且CFRP拉索的锚固非常困难，需要设计一种专门的锚具来解决这个问题。

5CFRP锚固系统的应用研究

由于CFRP筋的横向抗剪强度较低，常常发生横向剪切破坏，导致无论是用作受压构件的CFRP棒材还是用作受拉构件的CFRP索材都难以采用传统的连接方式和锚固方式对其进行连接和锚固，CFRP筋锚固体系的研发成为能否将CFRP材料应用于实际工程的关键。因此，近几年关于CFRP筋锚具的研究和开发方面有不少研究。目前，国内外研究的适用于CFRP筋(索)的主要锚具形式有粘结型、夹片型和复合型(夹片-粘结型)3种，粘结性锚具是其中性能比较稳定，性能比较好也是已经应用到工程中的锚固形式。

5．1粘结型锚具

粘结型锚具由套筒、螺母、端堵和封盖组成，其中端堵和封盖上设有相对应的定位孔，以使筋材相互间隔一定的距离并保持平行，典型的失效形式有两种:CFRP筋破坏和CFRP筋从锚具中被拔出。后一种破坏应该通过增强锚具的粘结性能避免，影响锚具粘结性能的主要因素有锚具形式、粘结长度、填充材料等。国内首座CFRP索斜拉桥采用的就是粘结型锚具，针对此锚具东南大学的吕志涛、梅葵花和江苏大学的刘荣桂等都进行了试验研究［34］，对采用树脂封装和微膨胀水泥封装的直筒式和直筒加内锥式锚具进行了静载试验，对CFRP筋在不同的粘结长度、不同锚具形式以及不同的填充材料等情况下的拔出荷载进行试验对比，得到了这些锚具的荷载-滑移曲线。梅葵花提出了一种直筒式粘结型锚具的粘结应力的分布模型，采用解析法分析了其极限承载力，采用有限元法分析了内锥式和直筒+内锥式锚具在其使用荷载下的受力性能。2006年同济大学的薛伟辰和王晓辉［35］，通过48个拉拔试件对CFRP绞线筋与不同环境介质之间的粘结性能进行了较为系统的试验研究，并与钢绞线进行了比较。湖南大学的方志、蒋田勇和同济大学的梁栋［36］，通过静载试验研究了不同表面形状和锚固长度的CFRP筋在超高性能混凝土RPC、环氧铁砂、环氧石英砂和普通混凝土等四种不同粘结介质中的受力锚固特征，得出CFRP筋的表面形状显著影响其锚固性能，在其他条件相同时RPC对CFRP筋的锚固性能最好，并进一步对其在RPC中的锚固性能进行了详细的试验研究，开发了一种以活性粉末(RPC)作为粘结介质的粘结式锚具，并对其进行了静载试验和疲劳试验，得出CFRP筋的表面形状对以RPC作为粘结介质的粘结式锚具的锚固性能有着决定性影响，建立了平均粘结强度、平均粘结强度对应的滑移量、临界锚固长度以及粘结滑移本构模型等计算式，试验表明该锚具具有良好的抗疲劳性能。西安交通大学的侯苏伟等［37］在大量试验研究和前人研究成果的基础上，改进传统的内锥型锚具，提出了一种以环氧树脂为粘结介质的新型内锥式锚具，并对其进行了静载试验和疲劳试验，证明新形粘结型锚具具有100%的锚固效率系数，且能安全通过疲劳试验。

5．2夹片型锚具

夹片型锚具由传统钢绞线锚具发展而来，主要由锚环、夹片、软金属管、CFRP筋等部分组成，由于CFRP筋的抗剪性能差，传统夹片型锚具“切口效应”明显，在受荷端易发生夹断破坏，应做如下改进:夹片与筋材间增设软金属管，夹片与锚环间设置角度差，减小夹片倾角。夹片型锚具结构相对简单、组装方便，便于工程现场安装。但滑移量较大，易产生应力集中，锚固效率较低。东南大学的丁汉山等［38］设计了一种单孔夹片式锚具，用来锚固单股CFRP筋并进行了试验研究，试验中典型的锚具失效模式有两种，一种为碳筋在有效张拉长度范围内拉断，另一种是碳筋在锚固区域被夹片剪断，是应避免的破坏模式。得出了锚固长度、夹片与锚环之间的交角等对锚具锚固性能的影响。湖南大学的蒋田勇和方志也对传统的夹片式锚具进行了改进，改进后的夹片式锚具由凹齿曲面的夹片、锚杯、塑料薄膜以及薄壁铝套管等组成，对不同锚杯倾角、预紧力、塑料薄膜、凹齿间距和深度以及铝片厚度的锚具进行了静力试验研究［39］，试验过程中试验试件的破坏形式有滑移破坏、夹断破坏和拉断破坏;对不同锚杯长度和锚杯内壁倾角的夹片式锚具进行了疲劳性能试验研究，得出该类锚具具有良好的动力抗疲劳性能，锚杯内壁倾角一定时，锚杯长度越大，锚具组装件的疲劳性能越好。西南交通大学的诸葛萍、侯苏伟、强士中研制了CFRP筋夹片式锚具，它由锚杯、4片夹片和金属套管组成，对不同齿距的夹片、不同材质和壁厚的套管以及不同的预紧力进行了正交试验［40］，以考察不同参数对CFRP筋夹片式锚具综合锚固性能的影响，提出的CFRP筋夹片式锚具理论计算，锚具性能稳定，锚固效率系数高，抗滑移安全系数高，CFRP筋滑移量小，适用于锚固高强的CFRP筋。由于影响夹片式锚具的参数很多，而且相互之间是相互制约、相互影响，所以更优的参数组合还有待于进行更深入的研究与分析。

5．3复合型锚具

由于粘结型锚具和夹片式锚具在应用到CFRP中有各自的局限性，研究的方向逐渐转向复合型锚具的研发和研究，目前国内对这方面的研究较少，只有湖南大学的蒋田勇、方志和北京工业大学的詹界东、杜修力做了一些试验研究。蒋田勇和方志［41］提出了复合式锚具，由楔紧锚固端和黏结锚固端组成，其中，楔紧锚固端包括锚杯、带有凹齿的夹片、铝套管以及塑料薄膜，粘结锚固端包括钢套筒和黏结介质活性粉末混凝土RPC，并对此锚具进行了静载试验，研究了锚杯长度、钢套筒长度、夹片预紧力、筋材预张拉力等试验参数对复合式锚具锚固性能的影响。北京工业大学的詹界东等［42］也提出了一种夹片—粘结型复合式锚具，并进行了静载试验和动载试验，验证了其良好的锚固性能。目前，对于锚固系统的研究，主要是通过改变形式、尺寸、粘结材料和锚固长度来设计锚具的形式，通过有限元分析和试验研究来获得具体锚固形式的最终锚固性能，对于锚固系统的锚固机理和内部荷载传递机制研究不深入，而且锚固系统尺寸和重量较大，是阻碍CFRP索(筋)广泛应用的主要因素。

6结论