GFRP抗浮锚杆与混凝土底板黏结特性现场试验

采用倒置的混凝土底板开展GFRP抗浮锚杆与其黏结性能的现场试验,探究实际工程中GFRP抗浮锚杆在混凝土底板中的受力特性,并测量GFRP抗浮锚杆与混凝土底板的相对滑移.结果表明:GFRP抗浮锚杆主要发生剪切滑移与拔断两种破坏形态,GFRP抗浮锚杆的弯折长度越大,其破坏荷载和极限抗拔承载力越小;直径28 mm的GFRP抗浮锚杆的弯折影响系数为0.56～0.89,弯折处理后GFRP抗浮锚杆的滑移量比未经弯折的滑移量小;未弯折与弯折处理后的GFRP抗浮锚杆相比,锚杆与混凝土的平均黏结强度提高1.6倍,锚杆杆体与混凝土底板的平均黏结强度随弯折长度的增加呈线性减小的趋势;通过将锚杆弯折或增加锚杆弯折长度的方法来提高GFRP抗浮锚杆与混凝土底板的抗拔承载力不可行,建议采取增大锚杆直径、增加混凝土底板厚度和增设应力扩散托盘等措施.     

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。     

抗浮锚杆锚固界面渐进性破坏失效细观力学模型

为了从微观上获得抗浮锚杆锚固界面渐进性破坏失效机理,提高抗浮锚杆的承载能力,基于微凸体侧接触理论,分析了锚固界面的细观力学机理,揭示了微凸体在弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段,其法向分力、切向分力分别与变形之间的变化规律,从细观层面上建立了抗浮锚杆的抗拔承载力力学模型。结果表明：在弹性、弹塑性阶段,无量纲法向分力和切向分力随Z方向上的无量纲变形量呈非线性变化,而在塑性阶段近似呈线性变化;在相同的无量纲变形量下,无量纲法向分力和切向分力与接触角度有关系。利用微凸体接触力学,进行仿真模拟分析,为研究抗浮锚杆锚固界面渐进性破坏失效提供了一种思路。     

压力型锚杆锚固段流变特性试验研究

为了研究压力型锚杆锚固段流变特性,进行了室内锚固系统拉拔蠕变试验。通过设计不同锚固段长度和灌浆体强度,试验研究了不同长度的锚固体在不同荷载作用下轴向位移随时间变化的规律,深入对比了不同强度的砂浆和不同锚固段长度对锚固效果的影响。试验得出:试件的破坏形式与灌浆体的长度和灌浆体的强度等级密切相关,灌浆体长度为300 mm的试件发生钢筋断裂,长度小于300 mm的试件则沿第二锚固界面的破坏,基体强度较小时在径向压力增大到一定值时,基体率先开裂。     

GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制研究

由于传统钢筋锚杆存在易腐蚀、耐久性差等缺点,GFRP(玻璃纤维增强复合材料)锚杆得到了高度重视。然而,GFRP锚杆的弹性模量小且抗剪强度低,故其加固顺层岩质边坡的机制仍需进一步研究。考虑顺层岩质边坡的顺层滑移破坏模式,基于Winkler假定和锚杆荷载传递机理对边坡岩体与锚杆的相互作用机制进行理论分析,建立剪切位移作用下锚杆的力学模型,并对其进行验证。基于此,结合GFRP锚杆的物理力学参数(如弹性模量、抗剪强度等),考虑坡体剪切位移、锚杆与潜在滑面夹角及岩体无侧限抗压强度等影响因素,分析GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制。结果表明:1)当锚杆与潜在滑面夹角为45°时,硬岩中坡体较小的剪切位移导致GFRP锚杆发生剪切屈服;软岩中坡体产生较大的剪切位移时,GFRP锚杆发生受拉屈服。2)当锚杆屈服时,GFRP锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力差异较大,加固软岩时抗力最大;随着岩体无侧限抗压强度增大,GFRP锚杆提供的抗力逐渐变小;相比而言,钢筋锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力大小基本接近。3)硬岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较大,夹角越小,抗力越大;软岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较小;当夹角为5°～60°时,GFRP锚杆均能提供较大抗力。研究结果为岩质边坡锚固研究及工程应用提供参考。     

可回收式锚杆拉拔试验的数值模拟与影响因素分析

为了分析影响可回收式锚杆抗拔力的因素,在对可回收式锚杆现场拉拔试验研究的基础上,建立可回收式锚杆三维有限元模型。通过数值模拟分析,探讨可回收式锚杆的受力机理和破坏形式,得到可回收式锚杆的锚固体与周围土体之间的界面剪应力分布和传递规律。分析表明,可回收式锚杆的破坏主要是由于锚固体与周围土体之间的界面剪应力大于界面粘结力而引起的,而且界面剪应力分布不仅与外荷载、锚固长度和锚固体半径有关,锚固体也存在着临界长度和临界半径。     

岩石锚杆锚固体围岩界面切应力分布形式的研究

基于全长黏结式锚杆切应力分布的理论表达式,研究了锚固体与围岩界面的传力机制,提出了锚固体受力比的概念;结合实际工程,建立了单根锚杆基础的有限元模型,数值分析时模拟了界面的接触,理论解与有限元解吻合较好;基于此有限元模型,探讨了改善锚固体与围岩界面切应力分布的优化措施。分析结果表明:锚固体与围岩界面切应力沿锚固深度分布极不均匀,绝大部分都分布在锚固体前段,增大锚固体直径可有效改善锚固体与围岩界面切应力分布,当达到临界锚固深度时,继续增加锚固深度对提高锚杆基础承载力帮助不大。考虑到实际岩体存在风化的情况,提出了一种简单模拟岩层节理面的数值计算方法,结果表明考虑风化时,锚固体与围岩界面切应力峰值降低,切应力分布更加均匀。更多还原     

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.     

礁灰岩锚固体系界面强度劣化规律试验研究

基于拉拔和推出试验开展了不同龄期礁灰岩锚固体的界面黏结强度研究,结合动态冲击试验,分析了动力扰动下礁灰岩锚固体系中锚杆-砂浆(B-M)界面、礁灰岩-砂浆(R-M)界面强度的演变规律。结果表明,B-M和R-M组合体在动态冲击荷载作用下,随着冲击气压的增大,界面强度劣化效应发展速率逐渐增加,且随着养护龄期从1d增加至7d, B-M和R-M组合体界面强度受冲击气压的影响显著减小;与此同时,分别建立了B-M和R-M组合体的界面强度损耗率与冲击气压和养护龄期之间的关系式,发现动态冲击荷载对界面强度劣化起主导作用,在养护后期,B-M界面抵抗冲击荷载的能力强于R-M界面;静力拉拔作用下,礁灰岩锚固体系的破坏更易发生于R-M界面。     

玻璃纤维提高水泥浆液强度及对锚杆承载性能的影响

对于锚固工程,往水泥浆液中掺入少量的玻璃纤维（掺入量为水泥质量的0．07％～0．15％）,可明显提高水泥浆结石体抗压强度,提高与锚孔孔壁的粘结抗剪强度,提高结石体的抗冲击韧性和抗裂能力,一般能比普通水泥浆液提高20％以上;同时,改善锚杆受力环境和锚固段粘结应力的分布形态,增强锚固体的极限承载力,有效加强对锚杆的保护和减少预应力的损失。     

GFRP—自密实RPC组合试件力学性能试验研究

一般纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,FRP）—混凝土组合结构的破坏模式为FRP与混凝土的界面剥离以及自身截面的抗剪承载力不足导致的受剪破坏。为提高FRP—混凝土组合结构的抗剪承载力,开展5根带T型肋玻璃纤维增强复合材料（Glass Fiber Reinforced Polymer, GFRP）板—自密实活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete, RPC）配箍组合试件的试验研究,探讨界面处理、箍筋配置和剪跨比等因素对组合试件受力性能的影响,分别对挠度、应变进行测试,观测裂缝形成与开展过程及其破坏状态等。结果表明,GFRP板的界面粘砂处理和横向贯穿钢筋的配置可以增强GFRP板与混凝土之间的界面抗剪强度,并明显改善两者协同工作性能,提升组合试件的极限变形能力;界面粘砂和配置箍筋能在一定程度上提升组合试件的抗剪承载能力,改善破坏形态;组合试件截面高度越大,承载能力越高,但GFRP材料的利用率会有所降低。     

GFRP筋土钉支护钉头的锚固性能

土钉钉头为土钉墙整体结构中的薄弱部位,为研究土钉钉头锚固性能,以一种装配式柔性面层GFRP筋土钉墙为例,通过室内钉头锚固性能试验及三维数值模拟对外径32 mm的中空GFRP筋钉头的极限抗拉强度、钉头变形及破坏规律进行研究。研究结果表明,该GFRP筋钉头极限承载力在240~290 kN之间,当螺母拧紧时螺纹副的应力主要分布在螺纹牙前3环,其中以钉头第1环螺纹牙应力集中现象尤为明显;此外,采用螺纹展开法建立钉头螺纹牙的力学模型,得出了第1环螺纹极限剪切强度与钉头极限荷载之间的关系,并通过计算得出该GFRP筋钉头极限承载力为244.54 kN,与试验结果相符。通过室内钉头锚固性能试验的脆性破坏特点,确定GFRP筋钉头安全系数在1.8~2.0之间,并判定此种GFRP筋安全荷载在125~135 kN之间。     

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...     

混凝土结构后锚固群锚的抗剪承载力试验

目的 研究锚栓边距和间距的变化对混凝土结构后锚固群锚抗剪性能的影响.方法 通过后锚固4根锚栓的4个试件,对混凝土结构后锚固的群锚抗剪承载力和群锚试件的破坏模式进行研究,考虑了锚栓边距和锚栓间距对试验结果 的影响.结果 提出了不同的锚栓边距和锚栓间距对于试件破坏模式和抗剪承载力的判别标准的影响.各试件破坏时,最大位移介于2～8 mm之间,荷载-位移曲线没有明显的流幅,可以认为是脆性破坏.结论 锚栓的锚固深度可以认为是混凝土边缘破坏以及锚栓破坏的临界边距,对于锚栓边距较小(＜埋深)的情况,以混凝土边缘破坏时的承载力为标准,锚栓间距对于试验的开裂荷载有影响;对于锚栓边距较大(≥埋深)的情况,以锚栓的破坏为标准.锚栓的荷载-位移曲线没有明显的流幅,为脆性破坏.根据试验结果 和有限元分析可知我国现行规范对于后锚固锚栓的抗剪承载力计算较保守.     

泸县酒厂大桥堤防边坡灌注桩优化设计研究

为解决四川省泸县酒厂大桥堤防工程人工填土开挖边坡不稳和堤基中软塑状砂质黏土承载力不足的问题,提出采用钢筋砼灌注桩进行堤身加固的设计方案,并利用Autobank软件对该方案进行优化,确定灌注桩桩径为0.8 m,桩距4 m,桩基嵌入基岩弱风化层2 m。经计算,桩体结构剪力、弯矩、位移最大值分别为50.52 kN、81.30 kN·m、8.8 mm,岩石地基最大承载力为289.1 kPa,桩体截面选用12根直径20mm的钢筋可满足设计要求。说明本堤防工程采用钢筋砼灌注桩进行堤身加固可有效地解决开挖边坡不稳和砂质黏土承载力不足的问题,相关研究成果可为同类工程的设计和施工提供参考。     

GFRP 筋混凝土短柱偏压性能试验研究

进行了3组玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋混凝土短柱偏心受压破坏试验,对GFRP筋混凝土偏心受压柱的破坏形态、侧向挠度、内部筋体应变与混凝土表面的应变等试验结果进行了分析。结果表明：GFRP筋混凝土柱的破坏形式为受压破坏,随着初始偏心距的减小,GFRP筋混凝土柱的承载力有增大趋势;GFRP筋作为受压筋与混凝土的协同作用良好,且试件加载时的初始偏心距越小,混凝土与GFRP筋的协同作用越好;GFRP筋有较好的抗压性能,作为受力筋应用到混凝土受压构件中有很大的优越性。     

球墨铸铁管道新型抗震接口力学性能试验及数值模拟

有效的管线接口抗震措施是优化城市供水管网抗震性能和震后功能恢复能力的关键。为此,基于机械自锚设计和自变形补偿等思想,提出一种球墨铸铁管道新型自锚式抗震接口。开展普通承插式接口和新型抗震接口的轴向拉伸拟静力试验及抗震接口精细化三维有限元数值模拟,研究新型管道接口的抗拉承载能力、初始抗拉刚度、抗变形能力和极限破坏状态等力学特性。结果表明:0.2 MPa以内的水压变幅对普通承插式接口的轴向力学性能和破坏方式的影响不大,接口初始漏水至功能失效状态的过渡变形约为2.5 mm;新型自锚式抗震接口具备良好的承载能力和抵抗大变形能力,其抗拉力学性能曲线分为3个阶段,即胶圈受力阶段、卡环受力阶段和卡环失效破坏,其中,在卡环变形量为9 mm左右时,达到峰值承载力330 kN左右。     

单叶片全尺寸螺旋锚桩竖向拉拔试验研究

对叶片镶嵌有微型土压力盒的自制全尺寸单叶片螺旋锚桩进行竖向拉拔试验,记录不同埋深下安装扭矩、桩身位移和叶片表面土压力随上拔荷载的变化情况。分析安装扭矩、极限抗拔承载力与埋深比三者之间的相互关系,并初步探究螺旋叶片表面的土压力分布规律。结果表明,在试验研究范围内,安装扭矩和极限承载力都随埋深比的增加呈线性增大,二者受共同因素影响,线性相关程度明显;在上拔过程中,叶片上表面土压力增量从根部到边缘呈逐渐增大趋势,下表面土压力增量则远小于上表面,且大部分区域压力基本保持不变,少数边缘区域增大;叶片上下表面土压力合力随上拔荷载的增加而增大;桩土之间摩阻力的发挥则呈抛物线形,当上拔位移达到土体破坏极限位移量时,摩阻力达到峰值,而后逐渐减小到零;可以通过叶片表面土压力的分布来计算螺旋锚桩的拉拔承载力。