全长黏结型锚杆高频超声导波检测应用研究

分析高频纵向轴对称超声导波在全长黏结型锚杆中传播的特性。在不同频率范围内,锚杆中同一模态的衰减特性及速度差别较大。理论上,在1 MHz以上,高阶纵向轴对称模态在特定频率下的轴向位移集中于杆中心,衰减最小,且能量速度最大,可用于全长黏结型锚杆的质量检测。同时建立实验系统,在1.13～2.85 MHz频率范围内对直径φ22 mm、长度1 m的埋于水泥中的无缺陷锚杆进行了频率扫描,并根据实验结果做出第一次端面回波速度和幅值随频率变化曲线,分别与理论能量速度频散曲线和衰减频散曲线相吻合,并且对埋于水泥中带单缺陷锚杆进行导波检测。研究结果表明导波可用于锚杆长度检测及缺陷定位。最后,将此规律应用于在直径为φ18 mm,长度为2 m的锚杆工程现场检测,检测结果较为理想,验证高频超声导波可以应用于全长黏结型锚杆的无损检测。     

端锚锚杆工作载荷的导波确定法

 使用纵向导波对端锚锚杆的工作载荷进行无损检测。首先分析端锚锚杆工作载荷在锚杆自由段及锚固段的不同分布特征,然后计算纵向导波在锚杆自由段(承受拉应力)中的传播速度。当锚杆变形在弹性范围内时,随着自由段承受拉应力的增大,同一频率纵向导波在锚杆中传播的群速度逐渐减小,并且群速度与拉应力大小呈线性递减关系;对纵向导波在端锚锚杆锚固段上界面的反射情况进行试验研究,结果表明,45～75 kHz频率范围纵向导波在锚固段上界面有明显的反射回波;提出使用纵向导波在锚固段上界面的反射回波及在锚杆自由段的传播时间来确定锚杆工作载荷的大小,由理论分析得到的工作载荷与导波传播时间的关系曲线与试验结果具有相同的趋势。     

PSB精轧螺纹钢预应力扩大头抗浮锚杆设计

依托成都某PSB精轧螺纹钢预应力扩大头抗浮锚杆项目,介绍了PSB精轧螺纹钢预应力扩大头抗浮锚杆的设计计算方法。依据《建筑工程抗浮技术标准》(JGJ 476—2019)、《高压喷射扩大头锚杆技术规程》(JGJ/T 282—2012)、《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)等国家标准规范从PSB精轧螺纹钢预应力扩大头抗浮锚杆承载力计算、锚杆材料选用及强度计算、预应力损失及预应力张拉计算、锚墩区受压截面尺寸验算、筏板基础抗冲切验算等方面对PSB精轧螺纹钢预应力扩大头抗浮锚杆进行了计算。结果表明采用以上方法对PSB精轧螺纹钢预应力扩大头抗浮锚杆进行设计计算,能够满足行业内各规范的规定。     

大直径高强度锚杆通过专家鉴定

由巨力集团有限公司研制的高强度锚杆于2006年4月16日通过专家鉴定。鉴定委员会专家一致认为：在本次研制中，解决了关键热处理工艺、对金属材料的化学成分提出了更为合理的要求，高强度锚杆的直径范围有了重大突破，满足了工程项目对大规格高强度锚杆的需求，填补了国内空白；835／1030级光圆锚杆（预应力混凝土用钢棒）直径突破了Ф40mm的限制，达到了Ф100mm；1080/1230级光圆锚杆（预应力混凝土用钢棒）直径突破了Ф32mm的限制，达到了Ф80mm；540/835级螺纹钢锚杆直径突破了Ф40mm的限制，达到了Ф50mm；735／935级、800/980级、835／1080级螺纹钢锚杆直径突破了Ф32mm的限制，达到了Ф50mm。     

精轧螺纹钢在抗浮锚杆中的应用

在地下室抗浮锚杆施工过程中,图纸设计过程中采用两根普通钢筋作为锚杆件,这样既使施工质量上得不到有效保证,同时在成本上也是一种浪费。通过与设计院沟通,优化施工图纸,将采用单根精轧螺纹钢作的锚杆件,替换原来两根普通钢筋,通过代换不仅可以减少锚杆孔内钢筋根数,还可以减小成孔直径,通过抗拔试验,其抗拔力有显著提高,施工质量得到了有效保证。     

动态

大直径高强度锚杆通过专家鉴定由巨力集团有限公司研制的高强度锚杆于2006年4月16日通过专家鉴定。鉴定委员会专家一致认为:在本次研制中,解决了关键热处理工艺、对金属材料的化学成分提出了更为合理的要求,高强度锚杆的直径范围有了重大突破,满足了工程项目对大规格高强度锚杆的需求,填补了国内空白;835/1 030级光圆锚杆(预应力混凝土用钢棒)直径突破了40mm的限制,达到了100mm;1 080/1 230级光圆锚杆(预应力混凝土用钢棒)直径突破了32mm的限制,达到了80mm;540/835级螺纹钢锚杆直径突破了40mm的限制,达到了50mm;735/935级、800/…     

磁致伸缩导波在锚杆检测中的初步研究

本文提出卜种利用磁致伸缩效应在锚杆中产生导波以实现对锚杆长度检测的方法，并搭建了相应的实验平台予以实验验证。在多种实验确定相应的最佳工作模式后，分别进行了室内和室外检测实验。结果表明，这种方法可以用于实际的锚杆长度检测中，且具有使用方便，成本低廉，效果显著等特点。尽管目前最多只能完成长10m左右锚杆的埋土检测，但通过后续对发射接收电路的改进以及工作模式的选择，这种方法完全可以符合更长锚杆的检测需求，满足绝大部分现有的锚杆长度检测需求。     

全螺纹GFRP黏结型锚杆锚固性能试验研究

 通过全螺纹GFRP锚杆的改进拉拔试验,测试与分析全螺纹GFRP锚杆在锚固工程中与岩体的黏结性能,并推导出GFRP锚杆的锚固承载力设计公式,给出GFRP锚杆锚固设计各参数的确定方法,以便于全螺纹GFRP锚杆在工程中的应用。试验测试项目包括砂浆强度、锚固长度、锚杆直径等对于全螺纹GFRP锚杆锚固力的影响,以及GFRP锚杆杆体黏结应力分布。测试发现：锚固力随砂浆强度、锚固长度、锚杆直径的增大而增大;黏结强度则随砂浆强度等级增大,但随锚固长度和锚杆直径的增大而减小。分析认为：采用全螺纹GFRP锚杆进行工程锚固时,全螺纹GFRP锚杆的直径可取12～32 mm,锚固长度应大于20倍的锚杆直径,锚固砂浆的强度等级为M15以上。     

GFRP锚杆拉伸力学性能试验研究

玻璃纤维增强塑料（GFRP）是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新材料，具有较好的力学和耐腐蚀性能，在钢筋混凝土中用其代替钢筋可以解决耐久性问题。由于材料容易脆断，对于大直径的GFRP锚杆，试验机夹头夹持不住，导致直接拉伸试验很难成功，常用的方法是加工成小直径试件。采用φ10，φ13，φ15几种不同直径的GFRP锚杆试件进行试验，然后用回归方法预测大直径φ32试件力学指标，从而试图避免试件加工造成的影响。通过拉伸试验，研究了GFRP锚杆基本力学指标，画出了应力-应变关系曲线，讨论了其基本破坏形态。与普通钢材比较具有强度高、脆性破坏的特征，应力-应变曲线呈直线型。同时，与螺纹钢的力学性能指标和经济指标进行了比较，GFRP锚杆显示了优越的力学性能和良好的性价比。通过试验证实，GFRP锚杆具有强度高、与混凝土变形协调性好等力学性能，如果替代钢材锚杆应用于边坡永久加固工程，将具有广阔的应用前景。     

软土地区大直径可回收锚索支护技术的设计与应用

大直径可回收锚索作为一种新型的基坑支护形式,将高压旋喷桩技术应用于锚杆技术中,并对锚杆端部构造进行创新,形成了独特的土层锚固成套技术,有效地解决了软土地区传统锚杆应用的难题。大直径可回收锚索属于压力型锚索,具有传统锚索所缺乏的高承载力以及可回收的两大优势,近年来在软土地区得到大量应用和推广。结合大直径可回收锚索在工程中的设计与实践,对其施工工艺、构造及设计计算进行了总结,并根据现场试验结果,采用数值模拟分析手段,分析得到了大直径可回收锚索的锚固体摩阻力、轴力以及变形承载特性的一些初步结果。最后介绍了大直径可回收锚索在无锡综合交通枢纽的工程应用,为软土地区类似工程项目提供参考。     

超声导波技术在埋地锚杆检测中的应用研究

分析了超声导波在埋地锚杆中传播的特性。在理论上,对于埋地锚杆,40～90kHz的L(0,1)模态的衰减值在所有模态中最小,传播距离最长;位移模式简单,易于激发;能量速度最大,容易与其他速度较慢模态区别。此段L(0,1)模态可用来对埋地锚杆进行检测。同时建立实验系统,对直径22mm、长2m的埋地锚杆进行检测,实验结果与理论分析相吻合。     

Non-destructive testing of rock bolts using guided ultrasonic waves

The research outlined in this paper is aimed at the development of a portable non-destructive testing instrument for evaluating the condition of rock bolts. In applications such as coal mine roof reinforcement, the opportunities for rock bolt inspection are currently limited to destructive techniques such as the pull-out test. It is proposed that guided ultrasonic waves can be used to solve this inspection problem, using a pulse-echo test carried out from the free end of the bolt. Suitable test frequencies have been identified through the use of modelling software, and successful laboratory and site trials have been undertaken. The research has shown that the proposed approach is capable of determining the bolt length, and of identifying major defects such as necking, deformation, and loss of resin encapsulation.     

钢绞线中纵向模态衰减特性的试验研究

以研究自由钢绞线和埋入水泥介质的钢绞线中超声导波纵向模态的衰减特性为目的,首先理论分析了钢绞线中心和外围钢丝中纵向模态的频散和多模态特性,之后采用厚度振动型压电陶瓷片端部激励和自行研制的磁致伸缩式传感器接收的方法对公称直径17.80mm的7芯钢铰线进行了最低阶纵向模态导波L(0,1)的激励接收试验。研究结果表明,在自由钢绞线中频带110~160kHz内模态导波L(0,1)的衰减随频率的增加而减小;在埋置于水泥介质的钢绞线中,频带110~160kHz内模态导波L(0,1)幅度随水泥埋置长度的增加而减小。这些试验结果为分析纵向模态对钢绞线的检测能力提供了试验依据,为超声导波技术应用于钢绞线健康检测奠定了基础。     

锚杆锚固质量无损检测中的激发波研究

采用数值模拟和实验模拟的方法对锚杆-锚固体系中的波动特征进行研究。数值模拟和实验模拟都表明在一般测试激发波的频率范围内锚杆以及锚固体系中传播的波是导波，在不同频率时波的传播速度、波的衰减特性都不同。在锚固锚杆中存在最佳激发波，它能使波传播衰减最小传播距离最长。通过数值模拟的方式找到了对于实验室的锚固锚杆模型能使底端反射清晰可见的最佳激发波。据此定制了实验装置及传感器，实验结果与数值模拟取得了很好的一致性。实验和数值模拟都证明采用最佳激发波可以大人增加锚杆锚嘲质量检测中的测试深度。     

Effects of frequency and grouted length on the behavior of guided ultrasonic waves in rock bolts

Experiments were conducted to study the behavior of guided waves in free and grouted rock bolts. Ultrasonic waves with frequencies from 25 to 100 kHz were used as excitation inputs. Tests were first conducted on free bolts to help understand the behavior of guided waves in non-grouted bolts. The effects of wave frequency and grouted length on the group velocity and attenuation of the guided ultrasonic waves were then evaluated. The test results indicated clear but different trends for the group velocity in the free and the grouted bolts. The attenuation in free bolts was not affected by bolt length and frequency. However, in grouted bolts it increased with frequency and grouted length. It was also found that the two main sources of attenuation are the setup energy loss, which has a fixed quantity for a specific type of test setup, and the dispersive and spreading energy loss which varies with frequency and bolt length.     

8.8级拼接锚栓单向拉伸试验

为了研究采用钢螺纹套筒连接2个8.8级螺栓所组成的拼接锚栓的拉伸性能,对12组36个8.8级拼接锚栓试件进行拉伸试验,以确定不同直径的螺栓和钢螺纹套筒的连接长度,进而确定不同直径锚栓钢螺纹套筒的下料长度; 为了确定套筒连接的影响,对4组12个8.8级螺栓进行拉伸试验,并与拼接锚栓试件试验结果进行对比分析。结果表明:当螺杆直径d为16 mm,两螺杆与钢螺纹套筒的连接长度均为0.75d(螺杆拧入套筒7丝扣)时,试件的破坏均为螺杆从钢螺纹套筒中拔出,其余拼接锚栓试件破坏均为套筒外螺杆被拉断; 在相同连接长度下,不同直径不同螺距试件的螺杆螺纹平均挤压应力、平均剪切应力、平均弯曲应力大小相差很小,说明在螺杆与钢螺纹套筒连接长度范围内,3种应力的大小只与直径倍数的连接长度有关; 同一直径螺杆单边连接长度越小,拼接锚栓拉伸变形能力越好,拼接锚栓的延性越好,建议螺杆与套筒单边连接长度为螺杆直径的1倍(16,20,24 mm直径的螺杆拧入套筒9丝扣,27 mm直径的螺杆拧入套筒10丝扣),这样既能保证不发生螺杆从套筒中拔出的现象,也能使锚栓有较好的延性; 螺杆试件抗拉强度比拼接锚栓试件略高,但相对于螺杆刚度,拼接锚栓试件刚度略有退化。     

Lamb Waves for Detecting Delamination between Steel Bars and Concrete

The feasibility of detecting interface degradation and separation of steel bars in concrete beams using Lamb waves is investigated in this paper. The Lamb wave can propagate a long distance along the reinforcing steel bars embedded in concrete as the guided wave and is sensitive to the interface bonding condition between the steel bar and the concrete. The traditional ultrasonic methods for inspecting defects in concrete use reflection, transmission, and scattering of longitudinal waves by internal defects. These methods are good for detecting large voids in concrete, but they are not very efficient for detecting delamination at the interface between concrete and steel bars. In this study, a special coupler between the steel bar and ultrasonic transducers has been used to launch nonaxisymmetric guided waves in the steel bar. This investigation shows that the Lamb wave inspection technique is an efficient and effective tool for health monitoring of reinforced concrete structures.     

谈高强度螺栓的使用

介绍高强度螺栓的使用包括合理的设计选型,合理的使用以及高强度螺栓连接的定期检查三方面,分析高强度螺栓的使用寿命,指出其失效的原因有设计不当,多孔紧固连接紧固过程不均匀,连线松动,生锈与咬死螺纹不对或配合不好等七个方面,最终得出较好地实现高强度螺栓连接的可靠性,在其强韧性,制造精度以及大尺寸螺栓连接时其紧固方法和检验方法都很重要的结论。     

锚杆系统低应变动力响应的模型试验研究

在实验室制作了完整锚杆和不同缺陷锚杆系统模型,利用小锤锤击和超声波两种手段进行了室内模型实验,得到了相应的测试结果。通过分析认为,完整锚杆和有不同缺陷锚杆的时域响应曲线和频谱曲线有较明显的差别。用小锤激发的方式,由于各种因素的影响,杆底及缺陷反射信号不明显;而用超声波激发的方式,信号的噪声较小,杆底反射信号较明显,但缺陷处反射波较难判断。完整锚杆反射波的能量集中在较窄的频带上,而缺陷锚杆分布在较宽的频带上。