硬质PVC预埋件力学性能试验与研究

论文摘要

目前国内外广泛应用的预埋件为钢质预埋件，一般由锚筋锚板焊接而成。硬质PVC预埋件是一种新型塑胶预埋件，目前其应用和研究都很少。它采用在混凝土浇注前预先埋设在被固定构件固定、安装位置的方式，以胶结力、摩擦力以及咬合力实现预埋件与混凝土间的粘结锚固；同时通过紧固部件与预埋件内螺纹盲孔的螺纹连接，完成对被固定构件的固定。本文主要是对硬质PVC预埋件进行了理论分析、试验分析以及数值模拟，研究其力学性能和破坏形态，为这种塑胶预埋件的应用和推广打下坚实的理论基础和试验依据。本文借鉴钢制预埋件以及后锚固锚栓的试验研究方法，对不同型号的硬质PVC预埋件进行了试验研究。试验类型有基本抗拉试验、低周反复拉力荷载试验、拉力疲劳荷载试验以及抗剪性能试验。试验结果表明：硬质PVC预埋件与混凝土间的粘结锚固较好；预埋件可以承受较大的拉伸、剪切荷载；抗拉试验为预埋件的脆性破坏；抗剪试验中预埋件发生严重变形，为刚度失效；预埋件可以用于承受低周反复荷载和疲劳荷载的结构，只是其设计值要乘以不同的承载力降低系数。本文还对硬质PVC预埋件进行了有限元数值模拟，了解预埋件本体以及旋合螺纹螺纹牙间轴向力分布、变形状态和最易破坏位置，并与试验值进行对比。对比结果说明，对预埋件模型的简化是合理的。最后，按照本文对硬质PVC预埋件的理论和试验分析，确定了这种塑胶预埋件在轴向拉力、纯剪切作用下的极限承载力计算公式。在此基础上，根据工程应用的需要，给出对其设计值的建议，为工程中的实际应用做好铺垫。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 硬质PVC预埋件
• 1.1.1 硬质PVC预埋件简介
• 1.1.2 硬质PVC预埋件产生背景
• 1.1.3 硬质PVC预埋件的优点
• 1.1.4 硬质PVC预埋件存在的问题
• 1.2 预埋件的研究概况
• 1.3 本文主要工作
• 2 螺纹连接的基本知识
• 2.1 螺纹力学
• 2.1.1 拧紧与预埋件内螺纹盲孔配合的螺柱所需的力矩
• 2.1.2 自锁条件
• 2.1.3 旋合螺纹各圈螺纹牙间轴向力的分布
• 2.1.4 延性、脆性材料的螺纹破坏规律
• 2.2 直螺纹的静强度
• 2.2.1 螺栓载荷
• 2.2.2 螺栓应力
• 2.2.3 螺栓静强度
• 2.3 螺纹连接的变形和刚度
• 2.3.1 双头螺栓的变形和刚度
• 2.3.2 硬质PVC预埋件—双头螺栓—螺母系统的刚度
• 2.3.3 相对刚度系数φ
• 2.4 螺纹连接的预紧与控制
• 2.4.1 螺纹连接允许的最大预紧力
• 2.4.2 螺纹连接允许的最小预紧力
• 2.4.3 拧紧扭矩的计算确定
• 3 试验研究
• 3.1 硬质PVC预埋件型号及试件尺寸
• 3.2 抗拉性能试验
• 3.2.1 试验装置
• 3.2.2 基本抗拉性能试验
• 3.2.3 低周反复拉力荷载性能试验
• 3.2.4 拉力疲劳荷载性能试验
• 3.3 抗剪性能试验
• 3.3.1 试验装置
• 3.3.3 试验结果
• 3.3.4 破坏形态
• 4 硬质PVC预埋件的有限元分析
• 4.1 有限元模型的建立
• 4.1.1 模型简化
• 4.1.2 有限元模型
• 4.2 有限元计算分析结果
• 5 硬质PVC预埋件极限承载力确定
• 5.1 受拉极限承载力确定
• 5.1.1 螺纹牙破坏情况下的极限承载力确定
• 5.1.2 复合破坏情况下的承载力确定
• 5.2 纯剪承载力确定
• 5.3 设计建议
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢