拉力型锚索各锚筋受力不均匀现象试验研究

采用同步张拉、单拉及整体张拉法,在3个场地的基坑工程进行了65组土层拉力型锚索试验,结果表明,锚索整拉时:(1)锚筋数量较少或黏结长度较短时,锚筋实际抗拉力或浆筋极限黏结力偏低是受力不均匀的重要原因;(2)锚索在正常使用及承载能力极限状态下,均普遍存在着受力严重不均匀现象,明显降低了锚筋极限承载能力。锚筋受力变异系数0.15,或相对极差30%且偏离度20%,可作为判断严重不均匀程度的定量指标;(3)锚筋刚度系数具有很大的随机性及不确定性,大体上随着筋体自由长度的减短或受力的增加而增加;(4)锚筋随着受力增加,受力不均匀程度普遍增加,但严重程度下降;(5)锚筋数量越多,受力越均匀;(6)锚筋极限抗拉力可取标准值的0.8倍;(7)预张拉及提高预紧力不能改善锚筋受力不均匀程度,同步张拉是最佳改善方法。     

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。     

混凝土中卵石与浆体间界面黏结强度试验研究

混凝土界面过渡区(ITZ)的力学性能研究一直是复合材料研究的关键,也是决定材料强度和耐久性的主要因素。通过在不同强度等级混凝土中预埋不同粒径的天然卵石,经过标准养护后,采用MTS液压加载系统进行拉拔试验,获得卵石与浆体之间的界面黏结强度来表征水泥浆体与骨料界面过渡区的力学特征。从宏观上得到混凝土中卵石与浆体之间的界面黏结强度的大小及规律:卵石与浆体之间的黏结强度随着混凝土等级的提高,而提高且黏结强度约为混凝土强度的5.5%~12%;卵石粒径对黏结强度的影响相对较小,也从侧面说明界面过渡区强度与混凝土强度之间的关系。     

CFRP筋与海水海砂混凝土黏结性能试验

为研究纤维增强塑料(FRP)筋与海水海砂混凝土(SWSSC)的黏结性能,选择4种碳纤维增强塑料(CFRP)筋材和2个强度等级的SWSSC,制作了72个试件进行拉拔试验,研究了黏结长度、筋材直径、混凝土强度和筋材表面处理等参数对黏结性能的影响; 开展了SWSSC试件与普通混凝土(NC)试件的对比试验,获取了试件的破坏形态和黏结应力-滑移曲线。基于ACI 440.1R-06公式提出了新的黏结强度计算公式。结果表明:CFRP筋与SWSSC的黏结破坏模式可以分为拔出破坏和劈裂破坏; 黏结强度随黏结长度的增加而逐步减小,且与(l_d/d_b)^-0.41呈近似关系(l_d为黏结长度,d_b为CFRP筋直径); 黏结强度随混凝土强度的提高而增大,但与CFRP筋材直径的相关性不明显; 表面喷砂能够显著提高CFRP筋与SWSSC的黏结性能,黏结强度增长系数可取为1.76; 相比于NC,CFRP筋与SWSSC的黏结强度有小幅度降低; 采用ACI 440.1R-06和CSA S806-02公式得到的预测结果与试验结果之间误差较大,均不适合直接用于估算CFRP筋与SWSSC的抗拔强度; 基于ACI 440.1R-06提出的新黏结强度计算公式计算结果与试验结果吻合程度较高,但其适用性需要进一步验证。     

高聚物锚固体与粉土间黏结性能试验研究

以竖向高聚物注浆锚杆为对象,对高聚物锚固体与粉土间的黏结性能进行了大量试验,详细研究了锚固体直径、密度、长度对黏结强度的影响;同时研究了不同锚固体长度下黏结应力的分布情况,及其在不同荷载作用下的变化规律。试验结果表明：钻孔孔径、锚固体密度、锚固体长度对黏结强度均有重要影响：黏结强度随锚固体密度的增大而增大,在小密度情况下增幅更为明显;黏结强度随锚固体长度的减小而增大,短锚固长度（2.5～ m）下土体的抗剪强度几乎能完全发挥,长锚固体（5 m）时仍具有较长的有效黏结长度;黏结强度基本随孔径的增加而减小。高聚物锚杆有较显著的黏结应力集中分布现象,主要黏结区域随着荷载增大逐渐向底部转移和扩大。     

FRP筋黏结性能影响因素灰色关联度分析

利用灰色关联度分析理论,对FRP筋黏结性能与混凝土强度、黏结长度和筋材直径三个因素的关联程度进行了分析。得出各因素对FRP筋黏结性能的影响与FRP筋种类有关,GFRP筋和BFRP筋黏结性能关联度依次为:黏结长度、筋材直径和混凝土强度,CFRP筋为筋材直径、黏结长度和混凝土强度。此外还发现,提高混凝土强度等级能有效提高普通钢筋黏结性能,但对BFRP筋、CFRP筋和GFRP筋并不适用。     

《抗浮锚杆技术规程》若干规定解读

新实施的《抗浮锚杆技术规程》YB/T 4659-2018,若干规定在相关技术标准的基础上有所创新突破,主要包括:增加了一种锚杆结构划分方法,即把锚筋划分为黏结段、锚筋自由段及张拉段;抗浮锚杆整体稳定验算公式计取了岩体假定破裂面的抗拉力;采用了新的压力型锚杆锚固体局部受压承载力验算公式,并提供了浆体强度侧限增大系数的估算方法;改善了锚杆抗拉刚度系数计算公式并完善了使用条件;将预应力锚杆设计锁定荷载与锚杆拉力标准值之比提高至1.0,并要求低于0.8～0.9时重新张拉锁定;把锚杆基本试验分为了破坏性试验及非破坏性试验两类;增加了锚杆持有荷载试验要求及具体作法;采用了锚筋表观自由长度替代传统的弹性模量作为评价锚杆变形性能的指标。     

FRP筋与混凝土黏结破坏性能研究

对27个黏结试件进行拔出试验,试验参数为筋直径、黏结长度和混凝土强度。研究了FRP筋与混凝土的黏结破坏形式,试验结果表明:黏结长度较小、中等和较大时黏结破坏形式分别为筋拔出、混凝土劈裂和筋拉断破坏。混凝土强度和FRP筋直径等因素对黏结破坏形式没有直接影响。研究结果为确定FRP筋的黏结锚固长度和制定相关规范提供试验依据。     

芳纶纤维塑料筋与混凝土之间的黏结强度

基于48个标准拉拔试验,对芳纶纤维塑料(AFRP)筋与普通C50混凝土、高性能C50混凝土、环氧树脂和水泥浆之间的黏结强度进行了比较系统的研究.结果表明:AFRP筋试件的破坏模式分为拔出破坏和劈裂破坏2种;破坏模式对AFRP筋黏结强度的影响不大;AFRP筋与混凝土的黏结强度约为变形钢筋与混凝土黏结强度的0.79~1.11倍;相比于高性能C50混凝土,AFRP筋与普通C50混凝土的黏结强度高10%左右;AFRP筋与环氧树脂的黏结强度较高,而与水泥浆的黏结强度则较低.最后,对AFRP筋与混凝土黏结强度的计算方法进行了探讨.     

黏砂变形GFRP筋黏结性能研究

基于18个梁式试验、42个Losberg拉拔试验以及6个标准拉拔试验,对黏砂变形GFRP筋与混凝土之间的黏结性能进行了较系统的研究。研究表明:黏砂变形GFRP筋梁式试件和拉拔试件的破坏形态均可分为拔出破坏和劈裂破坏两种,黏结长度大于5倍直径的GFRP筋试件发生劈裂破坏,小于5倍直径的试件发生拔出破坏,而对于黏结长度为5倍直径左右的试件,两种破坏形态均有可能发生;GFRP筋与混凝土之间的黏结强度约为相应带肋钢筋的0.64～1.27倍;随着黏结长度和直径的增加,GFRP筋与混凝土之间的黏结强度有所降低;基于梁式试验、Losberg拉拔试验与标准拉拔试验得到的GFRP筋与混凝土之间的黏结强度无显著差异。最后,综合考虑GFRP筋直径、表面形态、黏结长度等因素影响,提出GFRP筋与混凝土之间黏结强度、锚固长度的设计建议。     

锚杆灌浆体与岩(土)体间的粘结强度

根据岩土锚固的有关试验资料,分析了影响锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的主要因素,提出了锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的建议值,并指出了锚杆受荷时,沿锚固段长度粘结应力分布的不均匀性,其不均匀程度随锚固段长度的增加而加剧。以往在计算锚杆抗拔力公式中对不同锚固长度的锚杆均采用单一的粘结强度值是不合理的,而应引入锚固长度对粘结强度的影响系数。     

Tensile properties and pullout behaviour of AFRP and CFRP rods for grouted anchor applications

Fiber-reinforced-plastic (FRP) rods have been introduced in the market for grouted ground anchors. The resistance to corrosion and chemical attack, high strength-to-weight ratio, and ease of handling of these rods make them a better alternative to steel tendons in some applications of ground anchors. However, to fully utilise FRP rods as tendons for cement grouted anchors, some aspects of their behaviour have to be determined, including tensile properties, tensile capacity, bond strength in cement grout, long-term strength and durability in alkaline environments. In this paper, the tensile characteristics, bond strength and pullout behaviour of AFRP and CFRP rods embedded in cement grout are discussed. The pullout test program involved four types of rods, four types of cement grouts and three types of anchorage tubes with three bonded lengths. The experimental results have shown that the tensile properties of the FRP rods are close to the manufacturers’ data. The surface geometry of FRP rods, the properties of the filling grout and the stiffness of the host medium (anchorage tube) influence the pullout behaviour, pullout capacity and maximum bond stress of cement grouted FRP anchors.     

碳纤维塑料筋锚杆界面粘结强度试验研究

研制开发了适用于碳纤维塑料(CFRP)筋锚杆的夹片式锚具.在此基础上,通过48个试件的拉拔试验,在国内首次对碳纤维塑料筋锚杆与多种粘结介质之间的界面粘结强度进行了研究.研究表明:碳纤维塑料筋锚杆具有较高的界面粘结强度;碳纤维塑料筋的直径对锚杆粘结强度的影响不明显;当滑移值为0.3~0.4 mm时,碳纤维塑料筋锚杆的粘结应力达到最大,相比之下,钢绞线锚杆的粘结应力最大值发生在滑移值为20 mm左右时.此研究结论为碳纤维塑料筋锚杆在岩土锚固工程中的应用提供了依据和参考.     

碳纤维增强复合材料筋黏结型群锚静载试验研究

为了更好地了解环氧树脂封装的多根CFRP筋黏结型锚固的工作性能,对7组锚具组装件进行了静载试验,研究了各组组装件的破坏形态、荷载-滑移行为、加载过程中CFRP筋应变的发展等,并对影响CFRP筋黏结型锚具锚固的主要因素作了介绍。本研究,为CFRP筋黏结型锚具应用于悬挂建筑试点工程提供了有力的依据。     

基于可靠度分析的锚杆抗拔安全系数取值标准研究

现行规范中关于锚杆抗拔安全设计标准，通常是从锚杆杆体的抗拉强度、注浆体与杆体的黏结强度以及注浆体与周围岩土体的黏结强度这 3 方面来定义抗拔安全系数，并建议采用统一的取值标准。实际上由于力学机理、材料性质等方面的不同，这 3 种定义下的安全系数取值标准应有所不同。基于这一背景，应用可靠度分析理论，探讨锚杆抗拔在同一可靠度（失效概率）条件下，这 3 种定义的安全系数的差别，并为相关规程的修订工作中的锚杆抗拔安全系数取值标准的确定提供科学依据。     

单孔复合锚固法的理论和实践

论述了单孔复合锚固法的基本原理、工作机理和工程实践。与传统的锚固法相比 ,单孔复合锚固法能将荷载分散地传递给钻孔内的几个较短的固定段 ,不会发生粘结效应逐步弱化或“脱开”现象 ,能有效地调用天然地层强度 ,显著地提高锚杆承载力。并指出了传统锚杆设计中 ,将固定长度上杆体与注浆体 ,注浆体与地层之间的粘结应力视为均匀分布是不合理的。在计算锚杆承载力时 ,应引入固定长度有效因子这一概念。     

FRP筋与混凝土粘结滑移性能的试验研究

通过对埋入混凝土一定深度的螺纹FRP筋的对称拉拔试验,研究了FRP筋与混凝土间界面的粘结滑移及界面应力传递机理,分析了自FRP筋加载端至自由端界面粘结滑移的发展、传递过程,探讨了FRP筋沿埋入深度方向的界面剪应力变化及界面粘结滑移的破坏特征。本文研究结果表明,FRP筋与混凝土界面剪应力及FRP筋滑移自FRP筋加载端至自由端逐步传递,滑移量逐渐减小;FRP筋混凝土与钢筋混凝土滑移破坏有着本质的区别,钢筋混凝土产生滑移时主要是混凝土撕裂和压碎,而FRP筋混凝土滑移破坏是以筋肋削弱或剪切破坏为主要特征。     

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。