GFRP锚杆锚固机理试验研究

为了深入研究GFRP锚杆的锚固机理,模拟实际情况制作了试验模型,进行了拉拔试验.通过对实验结果的分析和研究,获得了砂浆粘结GFRP锚杆在拉拔条件下沿杆体的轴力和剪应力分布规律以及随荷载增大的演化过程,对荷载传递的机理进行了讨论,可为同类研究参考.     

土钉抗拔试验对粘结强度估计的影响

传统的土钉设计方法经常低估了土钉的粘结强度,从而导致了不经济的设计。为此,在土钉抗拔试验结果的基础上,提出了采用贝叶斯理论来估计粘结强度的新方法。建立了粘结强度的先验分布,讨论了未破坏试验、部分破坏试验和破坏试验3种情况下粘结强度的更新。结果表明,抗拔试验能够有效地提高粘结强度估计的精度。无论抗拔试验是否做至土钉破坏,更新的粘结强度变异系数都小于先验的变异系数。当抗拔试验都未做至土钉破坏时,更新的粘结强度均值大于先验的均值;当抗拔试验都做至土钉破坏时,更新的粘结强度均值小于相应的先验值。随着最大试验荷载的增加,更新的粘结强度均值逐渐增大,但更新的变异系数逐渐减小。     

土工格栅 黏性土界面特性的拉拔试验分析

筋-土界面特性是影响加筋土结构性能的重要因素之一,利用中型拉拔模型试验分析了界面正应力和黏性土含水量对格栅黏性土界面相互作用特性的影响,试验结果表明黏性土含水量对格栅极限抗拔力、界面黏聚力和摩擦系数影响明显.不同界面正应力下格栅极限抗拔力在含水量较小时差别显著,随着黏性土含水量增加,格栅极限抗拔力和界面摩擦系数呈现减少趋势,而筋-土界面间黏聚力先增大后减小,且当含水量达到塑限含水量时,三者均趋于稳定.格栅抗拔力-位移曲线均经历线性和非线性增加以及拉拔极限阶段,并随含水量增加,抗拔力-位移曲线由线性增长向极限状态发展的中间阶段逐渐缩短.在拉拔最大载荷下持续一段时间后卸载,发现格栅的横肋应变有增大的趋势,而纵肋应变呈现减小的趋势.     

GFRP筋砂浆试件拉拔试验及仿真分析

对26个不同埋深、不同直径和不同砂浆强度的GFRP筋与砂浆拉拔试件进行了拉拔承载力以及粘结强度的研究。结果表明,拉拔承载力随着埋深的增加而增大,随着砂浆强度的增大而增大,但随着直径大小的变化不明显;粘结强度随着拉拔试件的埋深的增大而减小,随着直径的增大而减小,随着砂浆强度的增加而增大。利用ANSYS程序对GFRP筋与砂浆拉拔试件进行了仿真分析,结果表明,模拟结果与试验结果较为接近,即利用ANSYS软件能够较为准确用来验证试验结果。     

GFRP抗浮锚杆在基础底板中的锚固性能现场试验研究

通过现场拉拔破坏性试验,测得不同直径的GFRP抗浮锚杆在基础底板内的极限承载力和滑移量,并与实际工程中不同形式的钢筋抗浮锚杆作比较,分析其承载性能和粘结特性。研究表明,在相同的混凝土强度与养护条件下,相同直径的GFRP抗浮锚杆的极限承载力、平均粘结强度与钢筋抗浮锚杆相比较高,且GFRP抗浮锚杆的变形能够满足实际工程需求,充分验证了GFRP材料用作抗浮锚杆的先进性与合理性。基于试验结果与理论分析,给出了GFRP抗浮锚杆与基础底板的最佳锚固面积,并提出了计算公式。     

玻璃纤维增强塑料锚杆粘结性能研究

为了研究玻璃纤维增强塑料GFRP(glass fiber reinforced plastic)锚杆的粘结性能,对GFRP锚杆轴向传力机理进行了研究,基于Mindlin位移解,得到GFRP锚杆的剪应力和轴应力的计算公式。利用MATLAB软件编制程序得到GFRP锚杆的剪应力及轴力沿杆体轴向方向的分布曲线。通过现场拉拔试验结合有限元分析软件ANSYS建模分析结果,得到了GFRP锚杆的剪应力、轴力沿杆体分布规律以及锚杆的粘结-滑移曲线,试验值与有限分析结果及理论计算值基本吻合,验证了有限元分析与理论推导的准确性。该研究为GFRP锚杆的设计和工程应用提供理论依据。     

粘结式GFRP锚杆边坡锚固机理与实用设计方法

研究了粘结式GFRP锚杆的荷载传递机理与岩石边坡加固机理,提出了GFRP锚杆设计的原则、设计主要内容与流程、结构设计基本方法,并将之应用于工程实践.研究结果表明：GFRP锚杆的荷载传递取决于GFRP筋与砂浆之间的粘结性能,GFRP锚杆黏结力主要由化学胶结力、握裹力、机械交合力与机械锚固力组成,光圆锚杆与变形锚杆的粘结性能存在较大的差异;锚杆通过悬吊锚固、改变岩体应力状态、组合梁作用、阻滑抗剪等作用加固岩石边坡;由于GFRP锚杆对横向荷载有较强的敏感性,应加强对端部锚具的设计,建议采用钢套粘结式和楔形粘结式锚具.     

拉拔速率对土工格栅-砾性土界面摩擦特性的影响分析

为研究土工格栅与砾性土的界面特性,通过室内拉拔试验研究了拉拔速率、法向应力对界面参数的影响,分析了拉拔力峰值、界面摩擦参数及界面摩擦系数比的变化规律.试验结果表明:不同拉拔速率下的拉拔力与拉拔位移曲线均呈现出应变软化特征,且随着拉拔速率的增大,相同法向应力下拉拔力峰值对应的拉拔位移基本相同;随着法向应力的增大,相同拉拔速率下拉拔力峰值对应的拉拔位移逐渐增大;土工格栅-砾性土界面的似摩擦角在拉拔速率(v≤0.9 mm/min)下变化较小,随着拉拔速率的进一步增加,界面的似摩擦角略有提升,且随着拉拔速率的增加,存在一个临界拉拔速率(v=0.9 mm/min),此时土工格栅-砾性土界面的似黏聚力达到最大,为最小界面似黏聚力的1.9倍左右;界面摩擦系数比K随着拉拔速率的增加呈现出先增后减的趋势,拉拔速率在0.3～4.5 mm/min时,K的变化范围为1.29～1.58;从偏安全角度考虑,实际加筋土工程设计中应选择低速率试验工况下的界面摩擦系数比.     

土工格栅-砂土界面特性的拉拔试验研究

为研究筋-土界面摩擦特性,借助双向格栅与砂土的中型拉拔试验,研究界面正应力、横肋百分比、格栅宽度和拉拔速率对筋-土界面作用机理和格栅横肋受力的影响.研究结果表明,随着界面正应力的增加,筋材抗拔能力显著增强,单宽拉拔力达到格栅极限抗拉强度时拉拔位移变小;由于砂土对格栅的挤压作用,格栅横肋分布越均匀越有利于筋材受力,界面摩擦力占总拉拔力的比值随横肋百分比的增加而减少,相同拉拔位移下较窄格栅拉拔力略小于较宽格栅;格栅纵向应变沿长度方向先增后减,应变峰值位置随着拉拔力的增加逐渐远离加载端,表明拉拔过程中格栅的受力具有传递性和不均匀性,且最大值受筋材拉拔变形的影响逐渐向筋材中部移动.     

砌块专用砂浆与钢筋粘结锚固性能可靠度分析

通过对钢筋的中心拉拔试验,分析了砂浆的劈拉强度和相对锚固长度对粘结强度的影响,利用最小二乘法统计回归,得出光圆钢筋的特征强度值的回归公式,并在拉拔试验结果的基础上,根据粘结锚固的极限状态方程和可靠度指标进行了可靠度分析.验证了《砌体结构设计规范》GB50003-2001中,关于配筋砌块砌体结构灰缝中钢筋锚固长度规定的安全性.最后,提出了钢筋在砌块专用砂浆中锚固长度的设计建议,为配筋砌块砌体灰缝中钢筋的锚固长度的确定提供了进一步的理论依据.     

GFRP筋力学性能测试方法研究

玻璃纤维增强塑料(Glass Fiber Reinforced Polymer,GFRP)筋材具有具有强度高、耐腐蚀等优良特性,被引入混凝土结构配筋加固及各类锚固工程中。但其测试规范尚不完备。试验方法、测试过程和应变片规格等对测试结果影响较大。试验结果表明,钢套筒的选择以直径大于杆径2~3mm较为适宜,较长应变片测试所得的弹性模量接近于厂家提供的材性数据。     

基于分段式模型考虑界面损伤的GFRP锚杆-砂浆粘结性能数值模拟

通过编写Vumat子程序定义玻璃纤维增强塑料（GFRP）锚杆材料参数,并考虑GFRP锚杆与砂浆界面的不均匀及损伤特性进行正交各向异性建模,借助ABAQUS有限元软件对GFRP锚杆与砂浆界面的粘结滑移特性进行分段模拟,探究GFRP锚杆轴力、界面剪应力分布形态,进而对不同直径GFRP锚杆-砂浆界面力学特性进行分析。研究结果表明：分段式有限元模型能够较好地反映GFRP锚杆-砂浆的粘结特性。随着施加荷载的增加,GFRP锚杆所受轴力逐渐增大,荷载传递深度逐渐加深,锚固作用自上而下逐渐发挥;GFRP锚杆拔出所需最大拉力、界面破坏位移随直径减小而增大。GFRP锚杆发生破坏的临界直径为28 mm,当直径大于28 mm时发生滑移破坏,直径小于28 mm时发生强度破坏。计算确定直径28 mm GFRP锚杆的锚固系数K₁为0.155。     

不同表面形态的黏砂变形GFRP筋与混凝土之间的黏结性能

基于27个Losberg拉拔试验,对不同表面形态的黏砂变形玻璃纤维(GFRP)筋与混凝土之间的黏结性能进行了较为系统的研究.研究表明:GFRP筋与混凝土之间的黏结应力-滑移(τ-S)曲线可分为上升段、下降段和振荡段3段,其中上升段又可分为微滑移段和滑移段;黏砂变形GFRP筋的肋间距越大,则相应的τ-S曲线振荡段波谷之间的距离也越大;对于2种不同表面形态的黏砂变形GFRP筋(Aslan-1和Aslan-2),其破坏模式包括拔出和劈裂2种;黏砂变形GFRP筋试件的黏结强度约为钢筋试件的84.2%～98.6%;相比于黏砂变形Aslan-1 GFRP筋,Aslan-2 GFRP筋黏砂颗粒较细,且分布更均匀,黏砂层略厚,与混凝土之间的黏结强度略高10%左右;随着筋直径的增大和混凝土强度的降低,2种不同表面形态的黏砂变形GFRP筋试件与混凝土之间的黏结强度均有所降低.     

玻璃纤维加固砖柱试验

进行了42个（14组）玻璃纤维（GFRP）片材全长包裹砖砌体柱和9个（3组）对比砖柱的轴压试验,探讨了GFRP片材黏贴层数、试件截面尺寸、砂浆强度及倒角半径等参数对加固效果的影响;在考虑截面有效约束区和非有效约束区的基础上,重点分析了截面尺寸对加固效果的影响。试验结果表明：由于GFRP片材的约束作用,延缓了砖柱初始裂缝的出现,加固后试件的极限强度与黏贴层数呈线性关系,采用GFRP片材包裹加固砖柱能明显提高轴压极限强度与峰值应变。     

基于现场抗拔试验的锚索动态反馈设计法

为建立一种比常用均匀设计法和基于积分原理的非均匀设计法更易获得可靠设计参数的新锚索设计方法,基于锚索的荷载传递原理和锚固段注浆体与围岩接触面的本构模型,推导了比较符合工程实际的锚索P-S理论曲线关系,并在此基础上提出了锚索的动态反馈设计法,给出了详实的实施路径和算法示例.该法的设计参数,如锚固段接触刚度、接触面弹性剪切位移等,通过在施工中不断进行、且能综合反映复杂工程条件的现场抗拔试验所获P-S曲线求得,并能进行基于允许塑性变形的定量设计.算例结果表明,传统均匀设计法获得的设计结果往往比较保守,而该法所获设计参数和设计结果更为合理,值得在更多工程实践中检验甚至推广应用.     

Analysis on plastic properties of reactive powder concrete continuous beams reinforced with GFRP bars

To study the plastic properties of reactive powder concrete continuous beams reinforced with GFRP bars,the calculation programs for moment redistribution coefficients are prepared by using nonlinear analysis methods such as moment-curvature,conjugate beam method and so on. By comparing the test results of existed FRP bars reinforced concrete continuous beams with simulation results,the accuracy of the calculation program is verified. Then 18 simulated GFRP bars reinforced reactive powder concrete continuous beams are selected whose change parameters are reinforcement ratio of mid-span and middle support. Through the nonlinear analysis of simulated beams,moment redistribution coefficients under mid-span concentrated loads,one-third point loads and uniformly distributed loads are obtained respectively. Thus the formula of moment redistribution coefficients is obtained by fitting moment redistribution coefficients and factors. The results show that the reactive powder concrete continuous beams reinforced with GFRP bars have good plastic properties.     

Experimental study on the compressive strength of grouted concrete block masonry based on nondestructive detection methods

Existing nondestructive detection methods were adopted to test the compressive strength of grouted concrete block masonry,i.e.the rebound method,pulling-out method and core drilling method were employed to test the strength of block,mortar and grouted concrete,respectively.The suitability of these methods for the testing of strength of grouted concrete block masonry was discussed,and the comprehensive strength of block masonry was appraised by combining existing nondestructive or micro-destructive detection methods.The nondestructive detection test on 25 grouted concrete block masonry specimens was carried out.Experimental results show that these methods mentioned above are applicable for the strength detection of grouted concrete block masonry.Moreover,the formulas of compressive strength,detection methods and proposals are given as well.