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。     

砂卵石地层自钻式锚杆锚固性能现场试验研究

为研究自钻式锚杆在砂卵石地层中的锚固性能,开展了18根自钻式锚杆的现场拉拔试验,从极限抗拔承载力、荷载-位移曲线及界面平均粘结强度等方面进行了分析。结果表明：砂卵石地层中自钻式锚杆的极限抗拔力随锚固长度的增加而增大,当锚固长度超过一定数值后,对提高锚杆极限抗拔力的能力有所下降;在破坏荷载前,自钻式锚杆的抗拔荷载–位移曲线基本呈线性,且位移量较小,达到破坏荷载时,位移量急剧增大,荷载–位移曲线出现明显拐点;锚固体–卵石界面平均粘结强度均值为0.14 MPa,高于该地区卵石层推荐的qsk值0.11 MPa,且锚固长度约在2～4 m时,界面平均粘结强度整体处于较高值。     

中风化岩地基中两种不同材质抗浮锚杆的承载性能和变形特性

为深入研究中风化岩中玻璃纤维增强材料(GFRP)抗浮锚杆的承载性能和变形特性,通过改进的位移测试装置记录了钢筋和GFRP两种不同材质抗浮锚杆发生破坏时杆体和锚固段的上拔量。结果表明:两种锚杆破坏形态为拔断破坏或滑移剪切破坏,承载力和变形均能够满足工程需求。研究结果充分验证了GFRP锚杆的先进性和合理性;得到了抗浮锚杆最佳锚固长度和承载力取值方法;提出了锚杆拉拔试验中增设杆体位移测试装置的建议。     

两种不同材质抗浮锚杆锚固性能的现场对比试验研究与机理分析

为深入研究中风化花岗岩中以全螺纹GFRP筋材为杆体的全长黏结抗浮锚杆锚固机理及破坏机制,进行了螺纹GFRP抗浮锚杆与螺纹钢抗浮锚杆现场拉拔试验。试验结果表明,GFRP抗浮锚杆的极限抗拔承载力高于钢筋抗浮锚杆;相同荷载水平,相同位置处GFRP锚杆的轴力大于钢筋锚杆,钢筋锚杆轴力沿深度衰减的速率比GFRP锚杆快;GFRP锚杆剪应力峰值点较钢筋锚杆更明显,钢筋锚杆的剪应力比GFRP锚杆发挥早,GFRP锚杆的峰值剪应力比钢筋锚杆大;就砂浆与围岩界面的平均黏结强度而言,GFRP抗浮锚杆高于钢筋抗浮锚杆;GFRP抗浮锚杆以杆体材料剪切破坏为主,而螺纹钢锚杆的破坏是锚固体与围岩界面产生剪切滑移破坏。     

不同试验方法对630MPa级高强钢筋粘结-锚固影响研究

为研究高强钢筋与混凝土粘结性能采用拉拔试验和梁式试验，制作了15根630MPa级高强钢筋中心拉拔试件和15根梁式试件，考虑锚固长度、钢筋直径两个影响因素，从破环形态、粘结强度、粘结滑移性能等方面进行了对比分析。结果表明：在相同条件下，拉拔试件破坏形态与梁式试件类似；粘结滑移曲线变化规律相近；高强钢筋与混凝土的平均粘结强度随锚固长度和钢筋直径的增大而减小；拉拔试验测得的粘结锚固强度要高于梁式试验测得的粘结锚固强度；梁式试验比拉拔试验在极限荷载时的滑移量小，梁式试件受力更符合实际受力情况，但梁式试件制作难度比较大；比较梁式试验和中心拉拔试验所得粘结强度，给出两种试件粘结强度的关系。     

全长黏结岩石抗浮锚杆荷载传递机制原位试验与有限元分析

基于青岛地区风化岩地基全长黏结抗浮锚杆的现场受力测试及有限元模拟分析,研究岩石抗浮锚杆的承载性能和荷载传递特性,分析不同荷载作用下锚杆位移与轴力的变化规律,并将模拟结果与实测结果对比分析。研究结果表明:单根岩石抗浮锚杆均产生拔出破坏,极限抗拔承载力约为310k N,满足工程需要。荷载的传递深度主要集中在2.0m以内,与有限元模拟的结果较为吻合。荷载达到极限抗拔承载力时,锚固长度增加,其相应的上拔力会随之增大。抗浮锚杆的承载力受基岩的风化程度影响较大,中风化花岗岩中的抗浮锚杆的极限抗拔承载力约为强风化花岗岩中抗浮锚杆极限承载力的2倍。单根锚杆受群锚作用的影响其极限抗拔承载力会降低1/3。     

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。     

岩石GFRP抗浮锚杆承载性能室内试验与机理分析

基于4根岩石GFRP抗浮锚杆的室内足尺拉拔破坏性试验,探讨了风化岩地基中全长黏结GFRP抗浮锚杆的界面黏结特性和承载性能,揭示了GFRP锚杆的细观破坏机理。结果表明:GFRP抗浮锚杆发生拔出破坏,主要是由螺纹表面劣化所引起的剪胀破坏;直径25mm、灌浆体强度M30、锚固长度1.3和0.55m的GFRP抗浮锚杆的极限抗拔承载力分别为255、195kN,满足工程抗浮要求;GFRP抗浮锚杆杆体与灌浆体界面平均黏结强度介于2.41~5.10MPa之间,高于《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB 50086—2015)中钢锚杆与灌浆体的黏结强度推荐值。     

玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能试验与分析

为了研究玄武岩纤维混凝土(BFRC)与钢筋粘结锚固性能,对18个中心拔出试件和9个梁式试件进行加载试验,获得各级荷载下加载端、自由端滑移量及钢筋应变,得到了粘结应力-滑移曲线和粘结应力沿锚固长度的曲线分布。试验结果表明:随着玄武岩纤维的掺入,钢筋与混凝土粘结锚固性能未表现出有利影响,极限粘结强度有所降低;掺入长度为25mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度优于掺入长度为15mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度;混凝土强度的提高有利于改善玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能,混凝土相对保护层厚度对粘结锚固性能影响不大;锚固钢筋的应变曲线整体呈下凹形,沿锚固长度逐渐递减;粘结应力沿锚固长度呈多峰曲线;基于试验数据建立的玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结应力-滑移本构关系可以为玄武岩纤维混凝土的理论与工程设计提供参考依据。     

钢纤维陶粒混凝土轴心抗拉强度及粘结锚固性能分析

研究了钢纤维陶粒混凝土的抗拉强度、粘结锚固性能随钢纤维掺量和钢筋直径的变化规律。结果表明:随着钢纤维体积率的增加,陶粒混凝土的轴心抗拉强度逐渐提高,通过对试验数据的拟合得到轴心抗拉强度随钢纤维体积率变化的计算公式;相同钢纤维体积率下,陶粒混凝土粘结强度随钢筋直径的增大呈先提高后降低的趋势,峰值滑移量逐渐降低,钢筋直径为18 mm时,粘结强度最大;相同钢筋直径下,粘结强度随钢纤维体积率的增大而提高,峰值滑移量也逐渐增大;运用最小二乘法建立了基于轴心抗拉强度、钢纤维体积率、la/d、c/d的极限粘结强度公式;在极限粘结强度公式的基础上推导出钢筋在钢纤维陶粒混凝土中的锚固长度公式,并且钢纤维陶粒混凝土的锚固长度可按照GB 50010—2010进行设计。     

缓粘结预应力抗浮锚杆设计研究

缓粘结预应力抗浮锚杆是一种新型抗浮锚杆,其设计验算暂无专门规范可循。为确保缓粘结预应力抗浮锚杆可靠的工程应用,首先结合其基本构造分析了其技术先进性,其次从理论上分析了其受力机理,然后结合受力机理与相关规范,对各项设计验算进行了分析,明确了验算内容与方法。分析表明,缓粘结预应力抗浮锚杆能够满足锚固体不同等级的裂缝控制要求,同时抗腐蚀能力以及防水性能良好。缓粘结预应力抗浮锚杆设计验算包括锚杆抗拔承载力验算、筋体强度验算、锚固体整体受压承载力验算、锚固体局部受压承载力验算、锚固体裂缝控制验算和底板结构抗冲切验算等,其设计验算过程应参照不同规范进行。     

成都卵石地层抗浮锚杆施工工艺及拉拔试验研究

成都卵石层地区抗浮水位高、地下工程结构承受的浮力大,单根抗浮锚杆抗拔承载力要求高,采用增加锚固体长度提高承载力的方法受到"长度临界值"的限制,增加锚固体直径、改善锚固体与岩土间界面特性对提高承载力起关键作用。采用钻机成孔、高压旋喷注浆的工艺施工锚杆,进行多级循环拉拔试验,根据锚杆的荷载-位移曲线及现场变形破坏特征,确定抗浮锚杆破坏模式为锚固体与岩土体粘结界面破坏。试验结果证明,卵石地层高压旋喷注浆工艺锚杆比常规注浆工艺锚杆的抗拔承载力高,可为进一步试验以及工程设计、施工提供参考。     

全长黏结GFRP抗浮锚杆界面剪切特性试验研究

针对在中风化花岗岩中不同直径、不同锚固长度的钢筋和GFRP抗浮锚杆,依托现场拉拔破坏性试验,首次利用三重光纤光栅传感器串同步测得GFRP抗浮锚杆杆体、灌浆体中央和第二界面(灌浆体与岩体界面)轴向应力、剪应力分布形式,并借助改进的位移测试装置获取了锚杆杆体和灌浆体的相对滑移量,研究GFRP抗浮锚杆的多界面剪切特性。结果表明:GFRP抗浮锚杆体系协同作用较钢筋抗浮锚杆效果较好,直径28 mm、锚固长度4.5 m的GFRP抗浮锚杆极限承载力达400 k N,上拔量小,能够满足工程需要。GFRP抗浮锚杆灌浆体最大轴向应力仅为1 200~1 800 k Pa,有效作用长度为1.5~1.8 m,且存在极大轴力衰减段;最大剪应力为160~260 k Pa,有效作用长度为1.8 m左右,应力集中明显。第二界面最大轴向应力值仅为灌浆体内1/6,也存在极大轴力衰减段,且有向下移动的趋势;最大剪应力值为灌浆体内1/3,有效作用长度在1.2 m左右。试验结果揭示了GFRP抗浮锚杆的力学传递机制,进一步明确了锚杆杆体与灌浆体之间的锚固特性和黏结性能。     

外形参数变化的高强带肋钢筋粘结性能试验研究

为研究月牙纹630MPa高强钢筋肋距加大对钢筋与混凝土粘结锚固性能的影响,分别选用强度等级为630MPa的标准外形月牙纹钢筋(T63)和横肋间距增大的新外形月牙纹钢筋(TB63)制作拉式钢筋混凝土锚固试件,考虑混凝土强度、锚固长度、钢筋直径三个变化因素,通过拉式试验,从破坏形态、粘结强度、粘结滑移性能等方面进行了对比分析。试验研究表明:横肋间距增大的新外形月牙纹高强钢筋混凝土试件的粘结强度略高于标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件的粘结强度,说明钢筋肋距的增大有利于粘结性能的提高。两种钢筋混凝土试件,在同等条件下的破坏形态相同,粘结滑移曲线变化规律基本相同,横肋间距增大的新外形月牙纹高强钢筋混凝土试件在粘结滑移曲线峰值处的滑移量略小于标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件,而峰值粘结应力略大于标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件。混凝土强度变化对标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件的粘结强度的影响更显著。锚固长度的变化对肋间横距增大的新外形月牙纹高强钢筋混凝土试件粘结强度的影响变化比较显著,钢筋直径的变化对两种钢筋与混凝土的粘结强度的影响变化基本相同。月牙纹630MPa高强钢筋肋距加大其粘结锚固性能不低于标准肋距的钢筋,由此判断,加大肋距的月牙纹630MPa高强钢筋的锚固长度在工程应用中可使用现行《混凝土结构设计规范》的相关规定。     

粉煤灰掺量对粉煤灰混凝土粘结性能的影响

试验研究了粉煤灰掺量对粉煤灰混凝土与钢筋粘结性能的影响。结果表明:掺加粉煤灰可以提高混凝土与钢筋的粘结应力;掺粉煤灰的混凝土拉拔试件钢筋应变沿锚固长度上的分布更均匀;粉煤灰掺量为20%的拉拔试件的极限粘结应力和极限滑移值均较大且粘结应力在锚固长度上的分布比较均匀。     

630MPa级高强钢筋粘结锚固性能梁式试验研究

我国现行规范对于500MPa级以上钢筋在混凝土结构中的应用尚未做出规定,这使得其在工程建设中缺乏设计、施工依据.为了推广630MPa高强钢筋的应用,制作了 21个配置630MPa高强钢筋和21个配置400MPa钢筋的粘结锚固试件,通过梁式试验方法,分析630MPa高强钢筋与混凝土在不同混凝土强度、钢筋直径和锚固长度时的粘结锚固性能,并与400MPa钢筋进行对比.研究结果表明:在粘结锚固试件破坏形态、粘结-滑移特性及锚固钢筋应变分布规律等方面,630MPa高强钢筋均展现出与400MPa钢筋较为一致的性能;在同条件下,630MPa高强钢筋与混凝土的平均粘结强度均不同程度高于400MPa钢筋,且这种趋势随钢筋锚固长度的增大而减小,随混凝土强度的提高而增大;按现行《混凝土结构设计规范》确定630MPa高强钢筋锚固长度具有充足的安全储备.     

鹤山名门项目地下室抗浮设计与分析

由于鹤山名门项目地下室底板持力层为中风化花岗岩,因此选用岩石锚杆作为抗浮措施;并对岩石锚杆的基本构造,及锚固长度关于直锚长度、抗拔承载力、锚固体整体稳定性三个方面基本要求进行详细说明;随后综合两种常见的抗浮锚杆布置方式的优缺点,提出一种新型的锚杆布置方式——梅花型布置;最后按设计规范及相关要求,确定抗浮锚杆的承载力特征值和锚固长度。采用梅花型布置方式布置锚杆,利用有限元计算模型进行抗浮设计与分析,结果表明:抗浮锚杆受力均匀,底板变形满足设计要求,底板受力合理,其配筋率也相对经济。     

RC类活性粉末混凝土钢筋锚固性能试验研究

为了研究RC类活性粉末混凝土与钢筋的粘结锚固性能,分别以RC类活性粉末混凝土抗压强度、钢纤维体积掺量、钢筋直径和钢筋的粘结长度为参数,设计制作了22组试件。对试件采用中心拔出试验,获得各试件的试验数据。对试验数据的分析结果表明:随着RC类活性粉末混凝土抗压强度的增大,混凝土与钢筋间极限粘结强度呈线性增长;钢纤维的掺入量能有效延缓裂缝的发展;钢筋与混凝土间极限粘结强度随钢筋直径的增大而减小,且钢筋与RC类活性粉末混凝土的粘结长度越长,粘结应力分布越不均匀。基于试验数据提出了RC类活性粉末混凝土与钢筋极限粘结强度计算公式,进而采用中心点法并参考现有混凝土设计规范中关于钢筋锚固长度的计算方法,建立了RC类活性粉末混凝土与钢筋粘结锚固长度的计算公式。     

L型及J型地脚螺栓抗拔试验及理论分析

基于对国内外地脚螺栓抗拔承载力的归纳分析,针对不同锚固长度、锚固型式,本文分别开展了光圆型地脚螺栓、90°L型和180°J型地脚螺栓的抗拔承载力试验,并将试验结果与相关文献规范进行对比分析。试验表明,地脚螺栓在上拔荷载作用下,基于不同的锚固长度,有三种典型的破坏形式:(1)地脚螺栓达到抗拉承载力极限;(2)基础混凝土与地脚螺栓杆的粘结破坏;(3)圆锥形混凝土达到抗拉承载力极限。锚固长度为5d时,地脚螺栓抗拔承载力试验值约为理论值的40%～60%,锚固长度为10d,15d时,试验值约为理论值的20%～30%;且采取机械锚固措施的地脚螺栓可以极大地提高其抗拔承载力。地脚螺栓应变在混凝土内部分布是不均匀的,在混凝土表面处锚栓应变最大,随着锚固长度增加,应变逐渐减小。     

砂浆锚杆粘结性能试验研究

通过三组粘结试验研究了钢筋锚杆、砂浆、混凝土三相介质锚固体中钢筋极限拉拔力的大小,并探究了钢筋直径、钢筋类型、粘结长度对锚固系统承载力的影响规律。