玻璃钢螺旋锚的现场拉拔试验

回顾了FRP螺旋锚的基本结构型式,介绍现场拉拔试验的设计,完成了无灌浆和灌浆FRP螺旋锚的现场拉拔试验。无灌浆锚杆的最大拉拔力约在10 kN左右,而灌浆锚杆的拉拔力提高到15～20 kN,且拉拔位移较小。拉拔试验结果与现有拉拔力公式的计算值进行比较,并对螺旋锚的结构和施工提出一些改进意见。     

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。     

木质锚杆加固生土遗址研究

通过对木质锚杆、PS浆液加固生土遗址的现场试验,认为不同的PS灌浆材料对木质锚杆的锚固力的影响不大;木质锚杆、PS系列灌浆材料加固土遗址时锚杆的长度不能太大,长度不宜超过1.5～2.0 m;木质锚杆的单位锚固力可采用5 kN/m,单根锚杆的锚固力大于4 kN;建议可进行木质锚杆、PS系列材料加固土遗址钻孔直径和锚杆长度对锚固力的影响的系统研究,并对锚杆的锚头采用新的方法。     

螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接单向拉伸试验研究

设计制作了9组共78个螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接试件,通过单向拉拔试验,研究了其破坏机理以及钢筋强度、混凝土强度、钢筋搭接长度、螺旋箍筋形式等因素对搭接性能的影响。结果表明：未配置螺旋箍筋的浆锚搭接试件主要破坏模式为混凝土的锚固失效开裂,且其承载力和强屈比随钢筋搭接长度的增加逐渐增加;配置螺旋箍筋后,钢筋搭接长度大于0.80l_ab(l_ab为钢筋基本锚固长度)时,试件主要破坏模式为钢筋受拉屈服且其极限承载力较稳定;钢筋搭接长度为0.56l_ab时,试件端部混凝土出现开裂,部分试件的极限承载力显著降低。建议实际工程中钢筋直径为16mm时,螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接的搭接长度取0.80l_ab;其他直径钢筋可参考该搭接长度并经过试验验证后应用。     

南竹加筋复合锚杆加固土遗址研究

 南竹加筋复合锚杆是专门针对大体量土遗址加固设计的一种新型锚杆。通过试验证明,采用PS系列灌浆、南竹加筋复合锚杆加固土遗址符合文物保护的原则。当采用水泥砂浆作为灌浆材料时南竹加筋复合锚杆单位锚固力可采用30 kN/m,当采用PS-(F+C)浆液灌浆时单位锚固力可采用20 kN/m。南竹加筋复合锚杆加固土遗址时的薄弱界面是锚杆杆体与锚固体之间,水泥砂浆和PS-F灌浆材料的强度都可以满足南竹加筋复合锚杆锚固时的要求,水泥砂浆锚固体与锚杆杆体的黏结强度标准值为187 kPa,特征值为85 kPa;12%PS-F与粉煤灰锚固体与锚杆杆体的黏结强度标准值为114 kPa,特征值平均为52 kPa。     

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。     

注浆伞型锚锚固特性现场试验研究

为了研究在膨胀土边坡快速抢险加固中伞型锚的锚固效果及控制方式,开展无浆或注浆伞型锚以及不同长度的常规注浆锚杆的现场拉拔工艺试验,测试了无浆或注浆伞型锚以及不同长度注浆锚杆的极限抗拔力.研究表明:①在一定长度范围内,常规注浆锚杆的极限抗拔力与锚固长度呈线性关系,抗拔力随着位移的增加先快速非线性增加,然后缓慢线性增加;②因...     

预制混凝土结构波纹管浆锚钢筋锚固性能试验研究

为研究预制混凝土结构的钢筋连接方法,设计制作了9组162个预制混凝土波纹管浆锚钢筋锚固拉拔试件,考虑了钢筋直径、混凝土强度和锚固长度等主要影响参数。连续加载拉拔试验结果表明:(1)所有试件均为钢筋母材拉断破坏,说明钢筋与灌浆料、灌浆料与波纹管、波纹管与混凝土的连接均可靠;(2)采用按现行规范计算的锚固长度的60%设置浆锚钢筋的锚固长度,仍可满足受力要求,保证浆锚钢筋充分发挥其强度。根据试验数据结果,波纹管浆锚钢筋的基本锚固长度确定为0.6l_a。     

夯筑土遗址木锚杆四锚系统锚固机制物理模型试验研究

选择夯筑土遗址木锚杆四锚系统为研究对象,构建尺寸为2 m×2 m×0.5 m室内试验模型,运用自主研发的拉拔试验测试系统,获得四锚锚固系统的荷载位移关系与破坏模式。基于三维有限差分数值模拟方法,分析夯筑土体的位移场与应力场、单根锚杆轴应力以及锚杆–浆体界面的应力分布特征。研究结果表明,荷载位移关系前期处于弹性阶段,后期进入塑性阶段。单根锚杆周围土体的破坏半径约为26cm,杆间裂纹相互贯通,群锚系统呈现典型的复合锥形破坏。数值模拟结果表明,所选取的四锚对角线L_1、边线L_2、中线L_3三条测线位移分布特征相同,均呈对称的抛物线分布。四锚锚固系统的受力区集中在试样中部土层。随着荷载增加,锚杆–浆体界面的剪应力向锚杆末端转移,上部界面脱黏破坏。受到夯筑工艺影响,夯筑土遗址群锚破坏模式可能会沿着土层分离。研究结果对夯筑土遗址木锚杆群锚锚固系统设计具有较高的参考价值。     

预制页岩陶粒混凝土预留孔灌浆钢筋黏结性能试验研究

为研究页岩陶粒混凝土预留孔灌浆钢筋的黏结滑移性能,通过12个预制页岩陶粒混凝土梁式试件和2个现浇混凝土梁式试件的黏结滑移性能试验,研究了钢筋直径、螺旋箍筋配箍率、页岩陶粒混凝土强度对页岩陶粒混凝土预留孔灌浆钢筋黏结滑移性能的影响。试验结果表明:页岩陶粒混凝土预留孔灌浆钢筋的极限黏结强度随钢筋直径减小、页岩陶粒混凝土强度提高、螺旋箍筋配箍率增大而明显提高;所有页岩陶粒混凝土梁式试件最后均为黏结钢筋拉断破坏,没有发生黏结锚固破坏,表明页岩陶粒混凝土预留孔灌浆钢筋的黏结锚固性能优良,钢筋浆锚连接形式同样可应用于预制页岩陶粒混凝土构件连接。     

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。     

全长粘结式锚杆轴力及抗拔力分析

从锚杆锚固系统的组成出发,考虑了灌浆体和岩土体界面为锚固系统薄弱面的情况,推导出了全长粘结式锚杆轴力及抗拔力的理论计算公式及其适用性,为全长粘结式锚杆的设计计算及工程实际奠定了基础。     

Experimental and numerical study on reinforcement effect of plate anchors or flip anchors on model slopes

Flip anchors are a kind of ground anchor that rotate and open in the ground to attain pull-out resistance without the use of grout. Compared to ordinary grouted ground anchors, flip anchors can be driven into the existing ground quickly and are suitable for the emergency reinforcement of slopes. However, little research has been done on the slope reinforcement effect of flip anchors. In this paper, experiments on a model slope reinforced by plate anchors or flip anchors were conducted. During the experiments, vertical loading with a rigid loading plate was applied to the shoulder of the model slope to investigate its stability. Experiments were firstly conducted with and without model plate anchors under a plane strain condition. Then, experiments were conducted using actual flip anchors under a three-dimensional condition. In these experiments, the depth of the anchor plates, h, and the installation state of the anchor heads of the flip anchors (open or closed anchor head condition) were varied. After the experiments, corresponding numerical simulations (FEM) were conducted, and a subloading t_ij model was applied to describe the soil behaviour. The numerical method used in this research successfully reproduced the reinforcing effect of the flip anchors. According to the test and calculated results, compared with the cases without reinforcement and with plate anchors, the effectiveness of the flip anchors for slope stability was verified. Moreover, the flip anchors installed under the closed anchor head condition required a larger displacement to produce a reinforcing effect than the anchors installed under the open anchor head condition.     

GFRP与钢筋抗浮锚杆承载特性试验研究

为深入了解GFRP锚杆的锚固特性,研究了GFRP抗浮锚杆代替传统钢筋锚杆用于地铁抗浮工程的可行性,以解决地铁抗浮中杂散电流对金属锚杆的锈蚀,满足永久性抗浮的要求。本课题组在前期对钢筋锚杆通过粘贴应变片进行杆体应力测试的基础上,又对植入光纤光栅传感器的GFRP锚杆进行现场拉拔试验,进一步研究GFRP锚杆的锚固机理与杆体应力分布。对比分析了钢筋锚杆与GFRP锚杆的破坏形态和杆体轴向应力与黏结应力分布规律的异同。分析认为:GFRP抗浮锚杆的破坏形态与钢筋锚杆有所不同,二者的轴力与剪应力的总体分布规律相似,但轴力和剪应力沿锚固深度的衰减速率和同级别荷载下相同深度处的应力水平有所差异;GFRP抗浮锚杆的锚固承载力可达到钢筋抗浮锚杆的水平且锚头位移可满足工程要求。     

基于复合主拱圈加固拱桥技术中锚固系统最佳参数组合探讨

利用复合主拱圈加固技术加固拱桥成败的关键是新增混凝土结构层和原主拱圈结构层能否共同作用,作为新老结构层共同作用的保障机制—锚杆锚固系统,其最大锚固力则是研究重点。选取影响锚杆锚固力的5个主要因素(钢筋直径、锚固长度、钻孔孔径、钢筋强度等级及锚固剂)进行锚杆的拉拔试验,提出了适合该加固技术的锚固系统最佳参数组合。对桥梁加固及其他类似工程具有一定的借鉴意义。     

全长黏结螺纹玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆蠕变试验研究

 通过4根全长黏结螺纹GFRP抗浮锚杆在长期荷载作用下的拉拔蠕变试验,研究了GFRP抗浮锚杆抗拔蠕变力学模型,计算出模型中的蠕变参数并对模型的正确性进行验证。另外,引入时间损伤效应的概念,结合蠕变力学模型推导出GFRP抗浮锚杆的长期抗拔力。结果表明,中风化花岗岩中GFRP抗浮锚杆在40%的极限荷载下才发生蠕变,GFRP锚杆在低荷载水平下蠕变性能优良,能够满足工程需要;Burgers力学模型能够很好的描述GFRP抗浮锚杆的蠕变规律,模型预测结果与试验结果具有较好的吻合程度,且随着拉拔荷载的增大,模型中的各力学参数均逐渐减小;建立的蠕变损伤模型用于预测GFRP抗浮锚杆的长期抗拔力具有较好的适用性。     

螺旋锚技术在静载试验测试工程中的应用

对螺旋锚技术的应用及类型进行了介绍,给出了螺旋锚的浅层锚、深层锚的抗拔力理论计算公式。对甘肃某湿陷性黄土强夯地基处理后的工地,根据浅层土工试验及原位测试提供的土层参数,进行了抗拔力计算,并同实际单锚、双锚抗拔试验进行对比,验证计算结果的可靠性。采用螺旋锚反力法共进行了800多台静载试验,提出各种类型的螺旋锚反力支架,介绍了螺旋锚反力法静载试验经济、快速、安全、承载力高、节能环保、技术成熟等优点,最后总结了采用螺旋锚反力法静载试验需要注意的问题,可指导类似反力装置的安装和使用。     

中风化花岗岩中抗浮锚杆的试验研究

 抗浮锚杆已经在我国许多地区得到广泛应用。但是不同规范推荐采用的锚杆设计参数变化范围较大,并且未考虑不同地区岩石的差异性,实际应用中不利于设计参数的选取。在青岛大剧院工程场地上对设置测力元件的抗浮锚杆进行破坏性拉拔试验,重点测试锚杆杆体的轴力、杆体与注浆体之间的剪应力变化规律,结果显示内力沿锚杆长度不均匀分布并且超过一定长度后不再受力,进而确定出该地区中风化花岗岩中抗浮锚杆的极限抗拔力和有效的锚固段长度,为抗浮锚杆设计、施工提供了依据。     

碎石保护结构防护海底管线的机理及模型试验研究

近海海底管线会在港口锚地处因船舶走锚而受到损害,碎石结构能够防护管线免受走锚的危害,因此研究碎石结构的防护机理对保护管线有重要意义。采用极限平衡方法分析了走锚状态下土楔对形状复杂的商用霍尔锚的作用力,提出了锚冠和锚爪的受力计算模式,采用3种不同几何相似比的模型锚在模型槽中进行了拖锚试验。模型试验的结果与计算结果相互吻合。锚体整体受力分析的结果表明,霍尔锚在从砂土进入碎石保护层后因力矩不平衡引起锚体翻转,使锚爪尖位置上移而远离埋设的管线,从而使管线避免走锚的伤害。该机理也通过模型试验得到验证。此外,不同试验锚重的归一化结果还说明,霍尔锚锚爪在碎石中的稳定入土深度约为爪长的0.45,拖曳力为2.5倍锚重,可为碎石结构设计参考。