全长黏结玻璃纤维增强聚合物锚杆破坏机制拉拔模型试验

玻璃纤维增强聚合物是一种由树脂基体和玻璃纤维复合而成的新材料,具有抗拉强度高、耐腐蚀、自重轻等优良特性,其取代钢筋用于岩土工程的趋势在逐年增长,玻璃纤维增强聚合物锚杆也是一种新的正在探索的应用形式。为研究玻璃纤维增强聚合物锚杆用于永久加固工程的可行性,需要在玻璃纤维增强聚合物筋材的抗拉、耐腐蚀、蠕变性能等方面进行系列试验,通过拉拔模型试验的方法研究全长黏结玻璃纤维增强聚合物锚杆结构的破坏机制。共设计制作3个锚杆结构模型,进行3次2个构件的并行破坏性试验,根据试验发生的现象和分析试验测试数据得到的结果,肯定玻璃纤维增强聚合物锚杆拉拔试验模型的合理性,说明砂浆体强度与锚杆的应力传递深度的关系,指出玻璃纤维增强聚合物螺纹锚杆剪应力的峰值特征和随荷载增加的变化趋势,结合砂浆体内的应力分布特征,充分论证玻璃纤维增强聚合物螺纹锚杆结构的可能的破坏形式和破坏机制,在砂浆体强度较高的情况下,可能发生锚杆的拉断破坏,也可能发生剪切破坏,轴向拉应力先达到锚杆的抗拉强度则会在自由段发生拉断破坏,最大剪应力先达到纤维丝的抗剪强度则会在锚固段内先发生剪切破坏。     

应用玻璃纤维锚杆加固公路边坡现场试验

玻璃纤维增强聚合物(GFRP)锚杆是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新型加固材料,具有良好的力学性能和耐腐蚀性能.通过拉伸条件下的强度、蠕变和温度试验,测试GFRP锚杆材料的抗拉、蠕变特征和温度效应,验证GFRP材料用于永久性加固的可行性.采用的GFRP锚杆为脆断性材料,弹性模量约40 GPa,屈服强度为400 MPa.在工作温度范围内,使用荷载条件下的GFRP锚杆材料的热稳定性与HRB335钢筋相当.在锚杆设计荷载作用下,GFRP筋未产生持续的蠕变变形.粤赣高速公路K3+728～904右侧边坡部分采用GFRP锚杆框架梁加固结构,作为永久性工程使用.通过现场观测GFRP锚杆的应力、加固边坡的坡面变形和坡体整体位移,验证GFRP锚杆作为永久性加固结构的可靠性.观测数据表明,GFRP锚杆的应力变化与加固坡体的荷载变化规律一致;在荷载的长期作用下,没有出现应力松弛现象,具有继续承担附加荷载的能力;由于弹性模量不同,GFRP锚杆的应力分布特征不同于钢筋锚杆,适宜于加固风化较严重的岩坡或类土质坡.     

不同围岩条件玻璃纤维增强塑料锚杆结构破坏机制现场试验研究

锚杆支护方法在岩体加固工程中应用较为广泛,锚杆作为支护结构的核心应具有足够的安全度和耐久性.由于钢材易腐蚀,钢锚杆的耐久性受到极大的关注.玻璃纤维增强塑料(GFRP)锚杆是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新型加固材料,与钢筋锚杆相比,它具有较好的力学性能和耐腐蚀性能.通过现场原型试验,系统分析了不同围岩环境和受力条件下GFRP锚杆的抗拉特性,论证GFRP锚杆使用的适宜性,为GFRP锚杆的推广应用提供了较充分的基础数据.根据现场锚杆结构拉拔破坏性试验,研究了GFRP螺纹锚杆破坏机制和应力应变规律,为GFRP锚杆的工程应用提供了理论依据.试验结果表明,GFRP锚杆结构破坏形式有3种:杆体自由段脆性劈裂破坏、锚杆和砂浆界面剪切破坏及砂浆和围岩界面剪切破坏;GFRP锚杆的锚固机制因围岩风化程度不同而异;锚杆应力应变在锚固体内的传递深度随围岩风化程度的增加而增加;围岩风化程度越高,围岩和砂浆接触面强度较低,随着荷载的增加,围岩和砂浆界面出现剪切滑移破坏.     

GFRP锚杆结构预应力锁定装置研制与现场试验

纤维增强聚合物(FRP)筋耐腐蚀,抗拉强度高,弹性模量小,用于边坡加固锚杆结构是解决钢筋锚杆结构耐久性问题的途径之一,预应力FRP锚杆结构是合理型式。FRP筋抗剪强度低,钢筋锚杆施加预应力采用的刚性夹具不能用于FRP锚杆。基于端部封闭的钢套管充填膨胀剂锚固FRP筋法,设计了FRP锚杆预应力施加及锚索装置,并进行了现场试验。试验结果表明:预应力锁定装置的原理可行,结构合理,使用方便,能较好地完成玄武–玻璃纤维增强聚合物(B-GFRP)锚杆的预应力施加和锁定,经历外部环境变化检验,降雨、震动等环境影响产生的预应力损失均缘于杆体界面的黏结蜕化,没有发生锁定装置失效导致荷载明显损失的现象。B-GFRP锚杆的预应力损失百分率在5%~35%间,达到了精轧螺纹钢锚杆预应力损失的控制标准。     

粘结型GFRP岩石锚杆作用机理研究

用于岩体工程的玻璃纤维增强塑料（GFRP）螺纹杆锚杆属于粘结型支护结构,阐述了GFRP螺纹杆锚杆与砂浆粘结材料之间的作用机理。以GFRP螺纹杆的荷载一滑移试验曲线为基础,参考钢筋在混凝土中的粘结机理,推导出GFRP锚杆的轴向应力、与砂浆之间的粘结应力和相对滑移解析表达式,为合理选用GFRP锚杆的设计控制参数提供理论依据,     

大直径内置光纤光栅玻璃纤维增强聚合物锚杆梁杆黏结试验

 纤维增强聚合物筋是一种新型复合材料,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,用其替代钢筋用于边坡加固是解决锚杆耐久性问题的途径之一。采用内置光纤光栅的GFRP筋制作锚杆结构模型,用空心液压千斤顶施加拉拔荷载,用光栅传感技术监测杆体应变,研究大直径喷砂GFRP锚杆在框架梁锚固条件下的受力破坏机制。研究表明,本试验大直径25 mm GFRP锚杆在拉拔力、平均黏结强度方面均达到相同直径螺纹钢筋锚杆的设计指标,最合理的框架梁厚度为30～40 cm;瞬时荷载循环对GFRP锚杆界面黏结状态无明显影响;持续荷载作用下杆体界面的黏结状态会发生蜕化,随时间延续蜕化向深部扩展,荷载越大扩展深度越大,蜕化速度越快;光纤光栅监测技术是发现和观察锚杆界面黏结状态蜕化过程的有效手段。     

GFRP锚杆拉伸力学性能试验研究

玻璃纤维增强塑料（GFRP）是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新材料，具有较好的力学和耐腐蚀性能，在钢筋混凝土中用其代替钢筋可以解决耐久性问题。由于材料容易脆断，对于大直径的GFRP锚杆，试验机夹头夹持不住，导致直接拉伸试验很难成功，常用的方法是加工成小直径试件。采用φ10，φ13，φ15几种不同直径的GFRP锚杆试件进行试验，然后用回归方法预测大直径φ32试件力学指标，从而试图避免试件加工造成的影响。通过拉伸试验，研究了GFRP锚杆基本力学指标，画出了应力-应变关系曲线，讨论了其基本破坏形态。与普通钢材比较具有强度高、脆性破坏的特征，应力-应变曲线呈直线型。同时，与螺纹钢的力学性能指标和经济指标进行了比较，GFRP锚杆显示了优越的力学性能和良好的性价比。通过试验证实，GFRP锚杆具有强度高、与混凝土变形协调性好等力学性能，如果替代钢材锚杆应用于边坡永久加固工程，将具有广阔的应用前景。     

新型玻璃纤维增强塑料砂浆锚杆的黏结性能试验研究

锚杆广泛应用于隧道、边坡、地下硐室开挖及支护工程中。通过锚杆的支护加固，岩土体的强度和稳定性能够得到显著的改善和提高。传统的钢锚杆在不良地质条件下存在锈蚀严重的缺点，给支护结构的安全性和耐久性带来严重威胁。玻璃纤维增强塑料具有轻质、高强、耐腐蚀等优良特性，是代替钢筋制作锚杆的理想材料之一。在经典拉伸试验模型的基础上，结合锚杆本身的受力特性，建立一种改进的拉伸试验模型，并且根据此试验模型，对直径分别为10，13，16mm的表面经过喷砂和缠绕纤维束处理的玻璃纤维增强塑料锚杆，以及直径为25mm的螺纹钢进行拉伸试验，试样的总数量为24组。试验采用强度等级为C60的混凝土模拟岩体，并采用强度等级分别为41．5，55．5MPa的砂浆作为锚固剂。在试验结果基础上，对玻璃纤维增强塑料锚杆的拉拔破坏模式、临界黏结长度、拉拔承载力、平均黏结强度以及与钢锚杆拉拔性能的比较进行研究讨论，对砂浆锚固玻璃纤维增强塑料锚杆的黏结性能进行系统全面的分析评价，为推广玻璃纤维增强塑料锚杆的工程应用、相关规范的制定，以及进一步研究工作提供一定数据储备和理论支持。     

GFRP锚杆拉伸及剪切力学性能试验研究

玻璃纤维增强塑料(GFRP)是一种通过拉挤工艺形成的树脂和玻璃纤维复合新材料,该材料具有抗拉力学性能优越和耐腐蚀性能好的特点,其优越的抗腐蚀性能可以解决工程中诸多耐久性问题。本文采用直径为3～40 mm共18种不同直径的GFRP锚杆试件进行拉伸及剪切试验,研究了GFRP锚杆拉伸及剪切力学性指标,分析了荷载下材料破坏模式,研究结果表明GFRP锚杆应力-应变曲线呈直线型,材料具有强度高、脆性破坏的特征,并依据试验数据给出了抗拉强度、抗剪强度及弹性模量建议值。同时,数据表明GFRP锚杆与混凝土具有较好的变形协调性。该研究可为相关工程应用提供参考。     

注浆钢管微型桩-锚支护体系在挡墙基础加固中的应用

结合工程实例,介绍注浆钢管微型群桩和预应力锚杆构成的注浆钢管微型桩-锚支护体系的抗滑加固机理和计算过程,用于加固已出现滑移和变形的边坡挡墙,其施工便利,对控制边坡位移、增强整体稳定性具有较好的效果,为今后类似工程提供参考。     

加载速率对大直径GFRP筋足尺试件抗拉性能的影响

 玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋是一种由玻璃纤维与树脂复合而成的新型加固材料,具有良好的应用前景。GFRP筋为非均质各向异性材料,横向抗压强度远小于轴向抗拉强度,具有显著的尺寸效应,因此,GFRP筋强度指标的测试比钢筋材料更复杂。本文试验解决大直径GFRP筋足尺试件的端部锚固问题。通过在拉力试验机上进行大直径GFRP筋足尺试件的抗拉破坏性试验,研究不同加载速率下大直径GFRP筋的抗拉强度、拉伸弹性模量、延伸率等基本力学指标的变化规律,并对比分析GFRP筋与钢筋的受力破坏机制。试验结果表明,随着加载速率的增大,大直径GFRP筋的抗拉强度、延伸率明显增大,拉伸模量的变化幅度较小,基本保持恒定;并分析得出,材料的组成结构决定材料的力学特征和破坏形式。     

GFRP筋拉伸力学性能试验研究

GFRP筋具有较好的力学和耐腐蚀性能,被作为钢筋的替代材料应用于岩土工程等腐蚀性很强的混凝土结构中。通过GFRP筋现场纵向拉伸试验,分析其应力与应变、变形的关系,研究其基本破坏形态,并建立不同直径GFRP筋材的抗拉强度的公式。     

反复张拉荷载作用下锚杆工作机理试验研究

三峡永久船闸高强结构锚杆在工程运行期将承担水压力、温度应力等周期性荷载的作用。该文叙述了反复张拉荷载作用下锚杆受力状态、变形特征和锚杆作用机理的现场试验结果,揭示出循环荷载作用下锚杆应力大小和影响范围向会深度传递,但变形相对稳定。     

纤维复合物加固钢筋混凝土梁抗弯承载力及参数分析

对 12根GFRP加固的钢筋混凝土梁的试验结果进行了抗弯承载力分析 ,并在此基础上对影响抗弯承载力的因素进行了分析。分析结果表明 ,FRP加固量、弹性模量、抗拉强度、钢筋屈服强度、配筋率及梁底初始拉应变对抗弯承载力有明显影响 ,而混凝土强度对抗弯承载力的影响并不显著。     

GFRP板-木螺栓连接节点群组效应的受拉试验研究

木结构中多采用钢板-木螺栓连接节点,由于木材本身含水率及环境影响,会导致钢板发生腐蚀,从而给结构带来耐久性问题.文章提出采用拉挤成型玻璃纤维增强复合材料(GFRP)板替代钢板作为木结构的连接板,以提高结构耐久性,并且研究了GFRP板-木螺栓连接节点的群组效应.文章通过GFRP板-木螺栓连接节点拉伸试验,研究螺栓直径、螺...     

螺纹钢与圆钢锚杆工作机理对比试验研究

为深入研究以螺纹钢为杆体的全长粘结砂浆锚杆锚固机理，进行了螺纹钢锚杆与圆钢锚杆对比试验研究。试验结果表明拉拔条件下螺纹钢受力范围相对圆钢小且衰减快；螺纹钢周边浅部粘结物应力水平高于圆钢周边粘结物应力，且其变形破坏更显著：螺纹钢以屈服形式破坏而圆钢则整体拔出。通过试验分析了螺纹钢由于存在螺纹起伏使其与粘结物之间存在明显挤压、剪胀、剪断等作用从而较大地提高了锚固强度。     

GFRP筋纤维混凝土黏结滑移性能试验研究

与传统钢筋相比,GFRP(glass fiber reinforced polymer)筋与混凝土之间的协同作用相对较差。为充分发挥GFRP筋力学性能,通过在水泥基材料中掺入纤维,以提升混凝土的抗裂性和韧性,从而改善GFRP筋与混凝土的黏结性能。开展FRP筋-纤维混凝土拉拔试验,通过FRP筋-混凝土拉拔试验对比,分析掺入不同纤维种类与含量的混凝土对GFRP筋的黏结性能提升情况;分析FRP筋黏结长度、混凝土中纤维含量比例对黏结 滑移性能的影响;分析相应破坏形式,确定混凝土最佳纤维含量比例,获得聚丙烯纤维混凝土和玻璃纤维混凝土与GFRP筋的黏结应力沿着筋体表面的分布。明确GFRP筋拉拔受力全过程,明确GFRP筋纤维混凝土的黏结滑移机理。     

GFRP筋钢纤维高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

完成了9根配GFRP筋和1根配钢筋的高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验,观察其破坏过程与破坏形态,分析了纤维掺量、纵筋类型、配筋率及纵筋直径等参数对试件承载能力、弯矩-跨中挠度曲线、裂缝宽度等受弯性能的影响,采用美国ACI 440.1R-15、中国GB 50608—2010和加拿大CSA S806-12、ISIS-M03-07等规范中的建议模型,通过开裂弯矩、承载力、挠度和裂缝宽度等参数评估了各国规范对该类构件的适用性。结果表明：随配筋率的增大,试件破坏模式依次表现为受拉破坏、平衡破坏和受压破坏,受压区破坏面贯穿骨料内部,较为光滑;掺入钢纤维能够有效抑制混凝土裂缝开展,延缓构件刚度退化,使开裂弯矩平均提高51.71%,承载力平均提高22.10%;增大GFRP筋配筋率能够提高构件刚度,但GFRP筋直径变化对试件变形及裂缝宽度无显著影响;GFRP筋梁开裂后刚度退化较配钢筋的对比试件迅速。各国规范计算结果表明：受拉破坏试件承载力计算结果较离散,且均偏于不安全;对于平衡破坏和受压破坏的试件预测结果均偏于保守,有足够安全储备。考虑轻骨料和钢纤维对构件刚度退化规律的影响,修正有效惯性矩并给出建议挠度计算模型,计算结果与试验结果吻合较好。