全螺纹GFRP黏结型锚杆锚固性能试验研究

 通过全螺纹GFRP锚杆的改进拉拔试验,测试与分析全螺纹GFRP锚杆在锚固工程中与岩体的黏结性能,并推导出GFRP锚杆的锚固承载力设计公式,给出GFRP锚杆锚固设计各参数的确定方法,以便于全螺纹GFRP锚杆在工程中的应用。试验测试项目包括砂浆强度、锚固长度、锚杆直径等对于全螺纹GFRP锚杆锚固力的影响,以及GFRP锚杆杆体黏结应力分布。测试发现：锚固力随砂浆强度、锚固长度、锚杆直径的增大而增大;黏结强度则随砂浆强度等级增大,但随锚固长度和锚杆直径的增大而减小。分析认为：采用全螺纹GFRP锚杆进行工程锚固时,全螺纹GFRP锚杆的直径可取12～32 mm,锚固长度应大于20倍的锚杆直径,锚固砂浆的强度等级为M15以上。     

GFRP抗浮锚杆界面黏结性能现场试验

基于光纤光栅传感测试技术,通过对GFRP筋和钢筋抗浮锚杆现场拉拔破坏性试验,分析GFRP抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面、浆–岩界面黏结特性,揭示锚固长度、锚筋材质、锚筋直径等因素对2种材质抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面、浆–岩界面黏结强度的影响规律。结果表明：(1) GFRP筋和钢筋抗浮锚杆的破坏形式主要为拔断破坏和剪切滑移破坏;锚固长度为4.5,6.5 m的GFRP抗浮锚杆破坏荷载分别是同规格钢筋抗浮锚杆的1.21和1.13倍;GFRP抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面的平均黏结强度高于钢筋锚杆,在0.99～1.03MPa范围;锚固长度是影响抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面黏结强度的最重要因素。(2) GFRP抗浮锚杆浆–岩界面轴向应力在孔口处最大,随深度增加而降低;浆–岩界面剪应力呈先增大后减小趋势,在锚固深度约0.5m处剪应力达到峰值;通过对比不同材质、不同型号的抗浮锚杆发现,钢筋抗浮锚杆浆–岩界面黏结性能略高于GFRP抗浮锚杆,且随锚筋直径增大而提高。(3) GFRP抗浮锚杆锚筋、灌浆体与岩土体三者之间协同作用效果高于钢筋抗浮锚杆。     

低温下钢筋与混凝土黏结性能的试验研究

最低降温至-80℃时,通过对69个黏结锚固试件的中心拔出试验,考虑温度、钢筋直径、相对保护层厚度、锚固长度和钢筋级别等参数的影响,分析不同低温条件下钢筋与混凝土黏结锚固的特征和黏结性能。试验研究表明:钢筋与混凝土的黏结性能受温度影响显著;随着温度的降低,极限黏结强度不断增大,且与温度基本呈线性;-40℃低温下黏结强度提高系数γ随钢筋直径d的增大而增大;-40℃时黏结强度提高系数γ随相对保护层厚度c/d增大而减小,且近似呈线性;低温下黏结强度提高系数γ与锚固长度la/d无明显相关;不同温度下黏结强度随钢筋屈服强度提高大体呈增大的趋势,但黏结强度受钢筋屈服强度影响的程度很小。     

聚氨酯高聚物与钢筋粘结强度试验研究

采用中心拉拔的试验方法,研究了高聚物材料与钢筋的粘结特性,分析了高聚物密度、锚固长度、钢筋直径对粘结强度的影响。结果显示:粘结失效的形式以钢筋被拔出为主,接触界面上高聚物材料发生剪切破坏;平均粘结强度随高聚物密度的增大而增大,随锚固长度的增加而减小;钢筋直径对平均粘结强度影响较小;粘结力沿锚杆轴向呈非均匀分布,最大粘结力位于荷载近端,远端粘结力大小趋近于零。     

不同侧压系数下锚固力变化规律试验研究

通过室内拉拔试验,研究不同侧压系数下锚固失效形式及锚固力的变化规律。研究结果表明：不同侧压系数下锚固破坏以锚杆-锚固层界面脱黏为主,并部分伴有锚固层破碎、锚固层-钻孔壁脱黏;锚杆承受最大荷载随侧压系数的增大而增大,当侧压系数达到1.3时,锚杆所承受最大荷载达到最大值,之后随侧压系数的增大,锚杆所受最大荷载下降;黏结界面随锚固的破坏相继出现弹性变形区、塑性滑移变形区和脱黏变形区,径向荷载主要增加锚杆-锚固层界面塑性滑移变形区的摩擦力,从而增大锚杆拉拔最大荷载。     

高温后方钢管高强混凝土界面黏结性能试验研究

为研究高温后方钢管高强混凝土的黏结性能,以混凝土强度、温度、锚固长度为变化参数,完成了17个方钢管高强混凝土试件的高温后静力推出试验。通过试验获取了各试件的荷载-滑移曲线及特征点参数,分析了各变化参数对黏结强度的影响;并基于试验分析,提出了高温后方钢管高强混凝土黏结滑移的本构关系。结果表明：加载端和自由端的荷载-滑移曲线形状相似;方钢管高强混凝土黏结强度与锚固长度成反比,并随恒定温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势;试件黏结损伤的发展随历经恒定温度的升高而发展较迟且缓慢;界面黏结耗能能力总体上随混凝土强度的提高而增强、随历经温度的升高而下降的变化趋势;方钢管的应变与应力沿其长度方向均呈指数分布,由自由端向加载端减小。     

拉力型土工布加筋复合锚杆锚固界面应力传递试验分析

土工布复合锚杆是一种可应用于松散地层锚固工程的新型锚锭结构。以某滑坡治理工程为平台,开展了拉力型土工布加筋复合锚杆锚固体与破碎岩土体界面间应力传递规律的实测研究。现场试验结果表明,土工布的加筋鼓胀作用调整了锚固体与破碎岩土体接触界面的应力分布,土工布加筋复合锚杆锚固段近端存在稍长的应力协调缓冲段,随着荷载增大,黏结应力峰值向锚固段深部转移的现象不明显;实测破碎岩土体中拉力型土工布加筋复合锚杆主要抗力区域分布在3.0~13.0 m之间,即有效锚固体长度以不超过15 m为宜,过长的锚固长度对提高锚杆抗拔力意义不大;在松散破碎岩土体中应用土工布加筋复合锚杆技术能起到提高锚固力与节约成本的双重作用。     

新型化学锚栓在混凝土中的黏结应力分布规律试验研究

基于M16新型化学锚栓锚固于混凝土时受轴向拉力作用下的试验数据,得到了锚栓在不同强度混凝土中沿锚固长度黏结应力变化规律及有效锚固长度与混凝土强度的关系.试验表明:达到极限拉拔荷载时,沿锚固长度的黏结应力在某一长度范围内数值接近相同,且黏结应力大小随着混凝土强度的增大而增大;混凝土强度越高,新型化学锚栓的有效锚固长度呈减...     

锚杆–砂浆界面黏结滑移关系的试验研究与破坏过程解析

 为研究岩石基础锚杆与砂浆界面的黏结滑移关系,分别进行室内短锚中心拉拔试验和现场长锚拉拔试验。在室内试验中,利用配置的6种水泥砂浆分析水泥砂浆强度和含砂率对黏结滑移关系的影响,得到试验的最优配合比。根据局部变形理论,建立能够描述长锚杆受上拔荷载作用时,锚杆–砂浆界面经历弹性状态、塑性软化和开裂滑移3个阶段的数学模型。应用该模型分析现场长锚杆试验数据,计算结果表明：(1) 当上拔荷载小于弹性极限荷载时,有效锚固长度为一恒定值,否则有效锚固深度将开始增加;(2) 当上拔荷载大于弹性极限荷载后,轴力F随深度z的衰减程度将因上部界面的软化和开裂而放缓。最后,得出有效锚固深度随上拔荷载增大而增加的计算公式。     

压力型锚杆锚固段长度确定方法研究

通过对压力型锚杆锚固段的受力分析,推导出了压力型锚杆锚固段的轴力分布和剪应力分布,以及锚固段长度的计算公式。并在此基础上进一步分析了压力型锚杆锚固段长度与岩土体弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角等参数的关系。结果表明：锚固段长度随岩土体弹性模量、粘聚力和内摩擦角的增大而减小;随岩土体泊松比的增大几乎呈线性增加,但增幅极为有限;随拉拔荷载的增加而增加。     

锚杆灌浆体与岩(土)体间的粘结强度

根据岩土锚固的有关试验资料,分析了影响锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的主要因素,提出了锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的建议值,并指出了锚杆受荷时,沿锚固段长度粘结应力分布的不均匀性,其不均匀程度随锚固段长度的增加而加剧。以往在计算锚杆抗拔力公式中对不同锚固长度的锚杆均采用单一的粘结强度值是不合理的,而应引入锚固长度对粘结强度的影响系数。     

不同类型预应力锚索锚固性能现场试验对比研究

 在对锚索锚固段剪应力分布模式进行弹塑性理论分析的基础上,开展拉力集中型、拉力分散型、压力分散型锚索的现场破坏性试验,对3类锚索的剪应力分布特征、承载能力、荷载–位移曲线进行对比分析,结果表明：在弹性状态下,3类锚索锚固体上的峰值剪应力均出现在集中力作用点近端0.5 m范围内,且随着荷载增加而增大;进入塑性状态后,上述0.5 m范围最先出现脱黏滑移,峰值剪应力逐渐向锚固体中部转移,脱黏段的残余剪应力约为峰值的1/3;由于拉力分散型锚索的剪应力分布更加均匀、有效锚固段长度更长,其承载能力相比拉力集中型提高31.1%;压力分散型锚索锚固体由于受压产生径向膨胀,其与土体之间的黏结强度增大,因而承载能力比拉力分散型提高17.7%;从荷载–位移曲线来看,压力分散型锚索具有更好的位移延性和抗变形能力,在土体锚固中优势明显。     

风化岩地基GFRP抗浮锚杆力学与变形特性现场试验

利用光纤光栅传感技术,对10根GFRP抗浮锚杆进行现场拉拔破坏性试验,研究了风化岩地基中GFRP抗浮锚杆的承载性能与变形特性。试验结果表明:发生滑移破坏的锚杆杆体、锚固体荷载-位移差曲线高于同型号发生断裂破坏的锚杆;锚固长度接近临界锚固长度的试验锚杆荷载-位移差曲线上升较平稳;增加杆体直径有助于提高锚杆承载能力、限制杆体位移并且降低杆体、锚固体的位移差。此外,杆体横截面轴应力沿锚固深度呈"反S型"分布,由孔口沿锚固深度方向递减;锚杆轴向界面剪应力沿锚固深度呈先增大后减小的趋势,且剪应力在锚固体内按斜向上方向由第一界面传递至第二界面。最后,利用剪应力分布简化模型求得杆体、锚固体位移差与发生滑移破坏的锚杆试验结果较为一致,可为GFRP锚杆的推广应用提供理论基础。     

型钢轻骨料混凝土粘结强度研究

通过正交试验设计,由推出试验研究了型钢轻骨料混凝土的平均粘结强度和局部粘结强度。根据试验结果,拟合了平均粘结强度表达式,得到了局部粘结应力最大值和混凝土立方体抗压强度的关系。基于所得平均粘结强度,推导了临界锚固长度和极限荷载表达式。临界锚固长度计算中提出了临界锚固长度系数,当混凝土保护层厚度、配箍率和混凝土强度不变时,不同型号工字钢临界锚固长度系数取值趋于一致,临界锚固长度系数的引入可用于计算锚固长度的上限值,并对影响临界锚固长度的因素进行了探讨。极限荷载的理论值和试验值吻合较好,可用于型钢轻骨料混凝土构件自然粘结力估算。     

水泥砂浆与异型锚杆之间握裹力的试验研究

通过试验方法研究了水泥砂浆的不同配比及其龄期对锚固力的影响,并根据工程需要探讨了早期强度是否能达到施工的要求,通过系列试验研究得出,在试验尺寸为100 mm×100 mm×100 mm规格下,带一层锚刺的锚杆与龄期长、试块尺寸大、高强度等级水泥砂浆的握裹力最好,且带锚刺的试件破坏时延性更好。     

预应力锚杆有限元分析在深基坑中的应用

采用有限元三维模拟分析了锚杆在基坑岩土锚固中的粘结应力分布规律,得出锚固段粘结应力随锚杆锚固深度增加逐渐减小,施工中采取了相应的技术措施,经实际检测符合要求,既增加了方案经济性,又保证了工程安全质量。     

木材表面嵌筋黏结锚固性能试验研究

木材与钢筋之间的可靠黏结与锚固，是保证内嵌钢筋加固木柱协同工作的根本条件。为研究钢筋与木材的黏结滑移性能和锚固特性，对50个木材表面嵌筋试件进行了中心拔出试验，总结了试件的破坏形态，分析了黏结滑移曲线的分布规律。进而分析了锚固长度(80、120、160mm)、钢筋直径(16、20mm)这两个基本参数对极限荷载以及平均黏结强度的影响。试验结果表明：试件出现了4种典型的破坏形态，分别为拔出破坏、劈裂破坏、混合破坏以及剪切破坏，且黏结滑移曲线的分布与试件参数相关；随着锚固长度的增加，试件的极限荷载增加而平均黏结强度减小；随着钢筋直径的增加，试件的极限荷载增加而平均黏结强度基本不变。此外通过钢筋的内贴片方法得到了典型试件钢筋沿锚固长度的应变分布，参考既有计算方法计算并得到了黏结应力以及相对滑移量的分布规律，综合黏结应力以及滑移量的分布获得了各测点处的黏结滑移曲线。