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。     

玄武岩纤维增强聚合物锚杆用于地下结构抗浮的可行性研究

随着城市地下空间开发的大规模展开,基础埋深不断增大,地下抗浮问题日益突出.抗浮锚杆因具有布置灵活、单锚受力小、工艺简单、成本较低等优势而被广泛推广.而传统的金属抗浮锚杆耐腐蚀性差,即使采用套管、涂抹防腐剂等措施,还是无法避免地铁等直流供电系统产生的杂散电流对钢筋锚杆腐蚀的影响,因此将其作为地下永久结构,显然难以保证耐久性,遂有锚杆"定时炸弹"之名.近年来,纤维增强聚合物(Fiber reinforced polymer,FRP)越来越受关注,由于其具有抗拉强度高、绝缘性好、耐腐蚀性强等优点,被认为是钢筋的最佳替代品.目前,玻璃纤维增强聚合物(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)已经应用到许多锚固工程中,而碳纤维增强聚合物(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)由于造价昂贵,在岩土工程中的应用受到制约.玄武岩纤维增强聚合物(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)材料的出现为地下结构抗浮提供了新思路.BFRP锚杆凭借其抗拉强度高、耐腐蚀性强、介电性能好等优点,被看作是钢筋锚杆的良好替代品.本文首先从BFRP锚杆的基本属性、作用机理及耐腐蚀性能等方面进行论述,然后分别通过室内静力锚固、动力锚固以及现场锚固试验对BFRP锚杆应用于地下结构抗浮工程中的可靠性进行分析论证,最后从经济效益出发,根据等强度原则,对BFRP锚杆性价比进行对比分析,并为BFRP锚杆在抗浮工程领域的未来发展提供了新思路.     

GFRP筋及钢筋抗浮锚杆承载特性现场试验及荷载-位移模型

玻璃纤维增强聚合物(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)锚杆是从非金属锚杆中发展出的新型复合材料锚杆,具有自重轻、抗拉强度高、造价低、抗腐蚀性能好、抗电磁干扰能力强等优点。基于某中风化花岗岩场地的GFRP筋及钢筋抗浮锚杆的破坏性拉拔试验,对抗浮锚杆在拉拔过程中锚杆杆体及锚固体的位移进行测量,分析了不同材质、不同锚固长度的抗浮锚杆的承载性能及杆体、锚固体相对滑移量的差异,对比不同荷载-位移模型并获得了最适宜岩石抗浮锚杆的荷载-位移模型。试验结果表明:在中风化花岗岩中,相同锚固长度下的GFRP抗浮锚杆比钢筋抗浮锚杆的破坏荷载增加13%~14%,GFRP抗浮锚杆更易发生杆体拔出破坏,锚固系统仍有残余承载力未发挥,使用GFRP锚杆代替钢筋锚杆具有可行性;与锚固长度为4.5 m的GFRP抗浮锚杆相比,锚固长度为6.5 m的锚杆杆体相对于锚固体的滑移量更大,增大GFRP抗浮锚杆的锚固长度可有效增加其相对滑移量,但提升钢筋抗浮锚杆的锚固长度对其破坏形态无明显影响;双曲线函数及幂函数荷载-位移曲线模型与实测值吻合度较差,指-幂函数曲线模型对本次试验锚杆的破坏荷载预测精度最高,曲线整体走势较一致。