多丝碳纤维拉索静载试验研究

碳纤维增强复合（CFRP）筋具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等优异性能，非常适合制作桥梁拉索用于恶劣的工作环境中。由于CFRP筋的横向强度和抗剪强度较低，用其制作拉索面临的一个关键问题是开发合适的锚同系统。文中针对直径为7mm的光圆CFRP筋研制了7丝CFRP筋粘结锚具。对研制成功的7丝CFRP拉索，进行了静载试验，研究结果表明，研制成功的多丝CFRP拉索应力强度达2200MPa，锚具锚围效率达95％以上。     

压力型CFRP筋锚杆粘结性能试验研究

为克服粘结型CFRP筋锚杆强度不高、工程质量不好控制等缺点,提出了CFRP筋在岩土锚固中作为压力型锚杆的建议。采用Φ7CFRP光圆筋为拉杆,利用自行研发的灌浆式螺丝端杆锚具及配套使用的环氧砂浆,验证了光圆CFRP筋-锚具的锚固性能,并分析了拉断破坏试件荷载-滑移曲线。研究结论可为多丝光圆CFRP筋在压力型锚杆中的工程应用提供参考。     

CFRP筋体外预应力梁抗弯试验研究

利用东南大学课题组自主研发的碳纤维夹片锚,以国产CFRP筋为体外预应力简支梁进行了抗弯试验,研究以获得CFRP筋预应力梁的抗弯特性,以期进一步将CFRP夹片锚推动到实际工程应用中去。     

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。     

高强CFRP筋夹片式锚具的弹性有限元分析

基于有限元数值分析技术,以新型夹片式FRP(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)筋后张法锚具为研究对象,研究其在夹持高强CFRP筋时,CFRP筋和锚具系统在锚环和夹片间不同角度、不同锚具长度、套管和CFRP筋之间不同摩擦系数下的基本力学性能,从而为高强CFRP筋锚具系统的研究开发提供参考。     

边坡工程中锚杆抗拔计算过程简化的研究

为节省边坡工程设计计算工作量,针对锚孔直径为90～150mm、锚筋直径为18～32mm、砂浆厚度为15～40mm、锚筋根数为1～3根的常规情况确定了可不做锚筋抗拔计算和可不做锚固体抗拔计算的锚杆范围。研究表明：当岩土层与砂浆极限粘结强度标准值小于460.8kPa时,锚杆设计可不做锚筋抗拔计算;当岩土层与砂浆极限粘结强度标准值大于1599.6kPa时,锚杆设计可不做锚固体抗拔计算。当岩土层与砂浆极限粘结强度标准值按相关规范取经验值时,锚固在土层与极软岩中的锚杆设计可不做锚筋抗拔计算,锚固在坚硬岩中的锚杆设计可不做锚固体抗拔计算。     

系锚碳纤维布间接加固混凝土框架节点抗震性能有限元分析

系锚碳纤维布(简称CFRP)间接加固混凝土框架节点方法能够有效避免直接粘贴加固CFRP易剥离、难以在实际工程中实施等缺陷。通过对5个系锚CFRP间接加固节点在滞回曲线、节点承载力和延性系数等方面的有限元数值模拟对比分析,探讨节点梁端箍筋配箍率、纵向CFRP条带用量及横向CFRP条箍用量等参数对节点抗震性能的影响。分析结果表明:梁柱端间接加固的系锚CFRP能明显改善节点的抗震性能,其极限承载能力和梁端位移延性系数提高幅度分别达到19.8%和55.5%;在其他参数相同的情况下,增加梁端纵向CFRP条带的配置率能同时提高加固节点的抗震延性和承载能力,梁端箍筋配箍率能显著改善其抗震延性,梁柱端横向CFRP条箍配置率对加固节点的抗震延性和承载能力的提高作用不大,但能有效延缓纵筋的屈服和黏结滑移。     

输电线路岩石锚杆基础试验研究

岩石锚杆基础已逐渐在输电线路工程中获得广泛应用,针对节理裂隙发育的灰质板岩岩体,进行了现场拉拔真型试验。试验结果表明:在满足锚筋自身强度的情况下,应以锚孔表面混凝土的位移值来确定基础的极限荷载;当锚杆达到一定长度后,再单纯依靠增加锚杆长度提高极限抗拔承载力效果甚微;适当改善锚筋外表面的粗糙度可提高锚筋与混凝土间的界面粘结强度;在岩石锚杆基础设计中要注意群锚效应的削弱作用。     

冻融循环下CFRP锚杆粘结性能试验

通过冻融循环、拉伸试验研究了冻融作用对碳纤维CFRP锚杆强度、弹性模量、延伸率等基本力学性能及粘结性能的影响,并利用粘结应力—滑移线性回归方法预测冻融循环后CFRP锚杆不同筋材直径、不同锚固长度下滑移值.试验及分析结果证明:CFRP锚杆在冻融循环作用下强度变化、弹性模量、延伸率等变化不大;粘结剂环氧砂浆抗压强度提高13.68％,弹性模量降低约13.8％;冻融循环作用后CFRP锚杆粘结滑移增大,粘结性能降低.     

FRP筋大型粘结式群锚体系试验研究

本文开发了一种以超高性能水泥基材料活性粉末混凝土(RPC-Reactive Powder Concrete)作为粘结介质锚固多束碳纤维增强塑料(CFRP-Carbon Fiber Reinforced Polymer)预应力筋的粘结式锚固体系。制作了一组采用9根直径12.6mm的CFRP筋作为预应力筋的CFRP筋-锚具组装件GA12-9,通过张拉试验研究了其力学性能。试验中观测了多束筋材受力的不均匀特征,最终多束筋材发生粘结破坏。研究证明,群锚试件特有的不均匀性会降低其承载能力,研究确定了承载能力折减系数。同时,本文确定了适用于单根、多根CFRP筋粘结锚固体系的粘结强度以及临界锚固长度的预测公式,与试验结果吻合良好。研究证明,采用9根抗拉强度约2300MPa的带肋CFRP筋作为预应力筋,以强度为130MPa的RPC作为粘结介质,筋材间净距设置一倍筋直径,需要25倍筋材直径锚固长度能够提供其有效锚固。     

压力型岩锚锚固体应变测试及分析

采用一种体积较小的电阻应变砖,对软岩中压力型锚索在工作荷载作用下锚固段砂浆体内部三向应变进行了测试,通过对试验测试数据的分析,得出了压力型岩锚锚固体应变分布规律。采用软岩条件下的参数,推算出各测点锚固体应力大小,通过对锚固体的受力分析并与理论值进行对比,总结出软岩条件下锚固体应力分布特点,为压力型锚索的进一步理论研究和工程应用提供参考。     

基于能量原理的压力型锚杆数值模拟计算

根据能量原理,推导了压力型锚杆的轴力与位移计算式。其中锚固体与周围土层的黏结力计算采用弹塑性剪切位移模型,并考虑因位移过大而发生土层卸荷的情况。提出了最小势能原理在压力型锚杆问题中的应用方法,并给出了能量方程的程序求解流程。最后通过算例分析了压力型锚杆在各级荷载下的轴力、位移以及剪应力分布情况,进一步讨论了压力型锚杆的荷载–位移曲线,计算了压力型锚杆极限锚固长度。得出的结论：①压力型锚杆在大部分荷载下都处于弹性工作阶段,一旦进入塑性状态,就表明即将达到承载力极限;②考虑土层卸荷情况的锚固体能量传递理论可以解释压力型锚杆极限锚固长度的存在。     

拉力型和压力型预应力锚索受力分析及工程应用

根据拉力型、压力型预应力锚索结构特征，本文将拉力型预应力锚索抽象为在假想滑动面处受一个集中力P，将压力型预应力锚索抽象为在锚索孔底处受一个集中力P。工程中一般假想滑动面或锚索孔底距岩土体表面较远。基于以上假定和工程条件把预应力锚索归结到空间体内一点受集中力Kelvin问题。文中引用Kelvin应力解求得了拉力型预应力锚索钢绞线侧壁、锚索孔壁剪应力τ沿轴向分布，求得了压力型预应力锚索孔壁剪应力汲正应力σ沿轴向分布。 根据本文结果：建议岩体中拉力型预应力锚索设计时应以钢绞线与注浆体之间粘结强度作为设计依据。建议岩体中压力型预应力锚索在受力端增加一段钢管改进成压力局部分散型预应力锚索。建议土体中压力型预应力锚索采取孔底扩孔改进成扩大头式压力型预应力锚索。     

斜拉桥CFRP索锚固性能试验

从碳纤维复合材料(CFRP)斜拉索的材性入手,进行了CFRP筋的拉伸试验及相应锚具的锚固性能试验,验证了CFRP筋弹性模量、极限拉伸强度等短期静力性能,并通过这些力学指标与传统的钢索进行对比,得出斜拉桥CFRP索代替钢索的可能性与优越性;通过相应CFRP斜拉索锚具的锚固性能的试验研究,对CFRP筋在不同的粘结长度、不同锚具形式以及不同的填充材料等情况下的拔出荷载进行试验对比,得出影响CFRP筋粘结性能的各种因素。并对其中具有代表性的4组CFRP斜拉索锚具组的荷载-滑移曲线进行分析,得出适用于实桥中CFRP斜拉索合适的锚具形式和锚固长度。     

特殊环境下碳纤维增强材料锚杆粘结滑移试验研究及数值模拟

通过考虑酸、碱、盐、冻融循环环境影响后的碳纤维增强材料CFRP锚杆粘结性能试验,拟合不同环境粘结-滑移(τ-s)关系表达式;并基于试验参数,采用ANSYS非线性弹簧单元Combin 39模拟CFRP锚杆粘结单元,引用拟合τ-s关系曲线确定弹簧单元荷载-位移(F-S)关系参数;模拟分析与试验结果对比表明:由本试验拟合的τ-s关系曲线能很好地反映CFRP筋与环氧砂浆受特殊环境影响后粘结性能的变化。为经常处于特殊环境下的CFRP锚杆性能分析、设计理论及工程应用提供理论依据,也可为相关规范的编制和完善提供参考。     

岩层中的压力分散型锚杆研究进展

压力分散型锚杆利用全长无粘结钢绞线,将外荷载分散到锚杆中不同位置的承载体上,通过承载体挤压砂浆体实现荷载传递。对岩体进行加固时,这种新型的锚杆系统能克服传统锚杆的不足,取得更加良好的锚固效果。本文介绍了压力分散型锚杆的荷载传递机理,对比分析了压力型锚杆与拉力型锚杆的优缺点,总结了当前国内对这种锚杆的理论分析、试验研究和工程应用几个方面的进展。可供相关工程技术人员参考。     

压力型锚索动态响应的应力数值模拟分析

在边坡抗震的实际案例中,压力型锚索展现了其优异的抗震性能,目前,压力型锚索抗震性能的研究成为了岩土工程的研究热点之一。为了深入研究压力型锚索锚固段在地震荷载作用下的动力响应,利用FLAC3D软件建立了一个岩体的力学参数随深度变化的压力型锚索体系模型。通过数值模拟方法,研究了锚索孔半径、沿注浆体轴向方向的位置、地震强度、初始张拉预应力大小对注浆体受到的压应力和接触面上剪应力时程分析的影响;研究结果表明,它们对注浆体受到的压应力时程曲线和接触面上的剪应力时程曲线影响很大。本研究具有较强的实用性,研究成果丰富了压力型锚索锚固机理内容,可为压力型锚索体系的抗震优化设计提供参考。     

碳纤维筋复合型群锚的设计及试验研究

为解决多根碳纤维(CFRP)筋的锚固问题,设计了3种CFRP筋复合型群锚,并进行静载锚固性能试验,测试锚具的极限拉力、各级荷载下CFRP筋的应变和锚具的总位移量。结果表明:所研制复合型群锚可有效锚固多根直径8 mm的CFRP筋,夹片与黏结组装件间抗滑移性能良好;黏结材料厚度为2 mm、金属筒长度为400 mm、金属筒厚度为3 mm时,锚具锚固性能较好,锚固效率系数达99.5%;金属筒受拉区最大拉应力出现在受拉区与夹持区临界处,较薄金属筒在该位置有拉断现象。     

河堤边坡CFRP锚杆基本试验

为研究CFRP锚杆在边坡工程中的破坏形式和极限承载力,验证锚杆设计参数与施工工艺的合理性,采用三根自行研发的三丝CFRP预应力锚杆,于柳州市滨江西路延长线河堤边坡处进行了基本试验,为今后CFRP预应力锚杆的工程应用奠定了基础。