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。     

砂性地层中自进式中空注浆锚杆承载特征试验研究及应用

自进式中空注浆锚杆是一种新型的多功能锚杆,应用在软弱、破碎、松散的岩层及边坡支护中有较好的效果。基于沿海地区砂性地层高透水性的特点,在桩锚边坡支护中采用自进式中空注浆锚杆,有效解决了此类工程中塌孔、流砂、注浆不饱满等难题。通过3根中空注浆锚杆的现场拉拔试验,研究了砂性地层中自进式中注浆锚杆的承载性能和变形特性。试验结果表明,锚杆的极限抗拔承载力达到210 k N,远大于设计承载力80 k N,位移均小于9 mm,能够满足工程需要。施工过程中,锚杆注浆压力可达1.9 MPa左右,注浆量比普通注浆锚杆稍大。     

基于黏性土的静压沉桩受力特性室内模型试验研究

将增敏微型光纤光栅传感器(以下简称FBG传感器)、土压力传感器成功应用于静压桩室内模型试验中,对贯入黏性土地基中双壁开口试桩TP1压桩力、桩端阻力、桩身内外管轴力、内外管侧摩阻力、单位侧摩阻力等的发展变化情况进行了监测。试验结果表明:FBG传感器、土压力传感器能较好地监测沉桩过程中的桩身受力状态。开口试桩TP1的压桩力、桩端阻力、桩内外管侧摩阻力均随着沉桩深度的增加而逐渐增大,而不同贯入深度下的内外管桩身轴力逐渐递减且斜率逐渐减小。静力沉桩过程中土塞逐渐形成并趋于稳定,沉桩结束时土塞高度超过3L/100。在沉桩过程中,随着贯入深度的增加,同一沉桩深度处桩侧水平应力逐渐释放,桩侧摩阻力出现"退化效应"。沉桩结束时,外管侧摩阻力值是内管侧摩阻力值的3倍。     

青岛地区嵌岩打入桩工程质量分析

本文依托青岛某实际工程,对打桩过程中出现的桩端难以进入设计持力层的问题进行分析,并选取两根出现问题的工程桩进行静载荷试验。结果表明:Q-s曲线在最后一级荷载作用下出现陡降,初步认为是桩端岩体发生破坏所致,通过进一步分析发现造成曲线陡降的原因是由于试验过程中桩顶被压碎。结合地基土性质和施工情况,提出了变更设计持力层的解决方案。通过嵌入持力层为硬岩、泥质软岩和硬质土中打入桩的Q-s曲线,分析了岩土体强度对嵌岩打入桩变形特性的影响。     

微型钢管桩在青岛地区基坑支护中的应用研究

依托青岛某综合性商业大厦基坑支护工程,通过在钢管桩外壁贴应变片的方法,探讨了青岛地区土岩结合地层大直径水泥土桩内植入微型钢管桩的弯矩计算方法,分析了水泥土桩内微型钢管桩受力后的弯矩分布及变化情况.测试结果表明,钢管桩的最大弯矩发生在基坑深度的中下部;该种支护形式适合于土岩复合地层.     

层状粘性土及砂土地基中静力压桩连续贯入的数值模拟

总结分析了软硬交互层状土中静压桩沉桩阻力的变化规律。为了使ABAQUS模拟层状土地基,特别是既有粘性土层又有砂土层的层状地基中静压桩贯入,分段采用不同本构关系模型,即在粘性土层中采用修正剑桥模型,砂土层中采用扩展D-P模型。同时,采用多项措施对层状土地基土体初始应力进行平衡。结合工程实例,模拟计算了不同土层性质差异明显、软土中有硬土夹层的层状土中静压桩连续贯入过程,得出了贯入过程中沉桩阻力随深度变化曲线,反映了通过硬土层时桩周应力和沉桩阻力的突变现象,与实测资料较吻合。研究结果有助于静压桩沉桩可能性分析以及挤土效应分析。     

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。     

Ni-Al-V合金中异相界面成分及其演化的微观相场模拟

基于微观相场模型模拟Ni-Al-V合金沉淀过程,研究合金中有序无序界面和异相间有序畴界的成分及其演化。研究表明,合金元素的偏聚和贫化与界面类型有关。在DO22相与无序相间的有序无序界面处,Ni和Al偏聚,V贫化;在L12相与无序相间的有序无序界面处,Ni和Al贫化,V偏聚;在异相间有序畴界处,V在界面的DO22相一侧贫化,在界面的L12相一侧偏聚;Al则在界面的DO22相一侧偏聚,在界面的L12相一侧贫化。Ni的成分分布与界面的形成方式有关。随着时间的进行,界面处合金元素的成分分布变得更加明锐,但合金元素的偏聚和贫化倾向不变。     

大直径玻璃纤维增强聚合物复合材料抗浮锚杆外锚固性能试验及黏结-滑移模型

玻璃纤维增强聚合物(GFRP)复合材料抗浮锚杆与建筑物混凝土底板的锚固效果关乎整个结构的安全性和稳定性。为深入探究GFRP复合材料抗浮锚杆与混凝土底板之间的锚固性能,本文通过自行设计的足尺锚杆对拉试验装置对不同锚固形式的GFRP复合材料抗浮锚杆进行抗拔试验,测定锚杆极限抗拔承载力及杆体与混凝土间相对滑移量。试验结果表明,采用新型应力分散锚具锚固的GFRP复合材料抗浮锚杆外锚固段锚固效率均在80%以上,与混凝土间滑移量均大于裸筋直锚试件,证实该新型应力分散锚具可有效提升GFRP复合材料抗浮锚杆外锚固效果。在双曲线模型基础上提出一种新型的描述GFRP复合材料抗浮锚杆与混凝土黏结-滑移关系上升段本构模型,该模型综合考虑杆体直径及锚固长度对锚杆杆体与混凝土间黏结-滑移本构关系的影响,模型预测结果与本次试验结果吻合度较高,并对模型的合理性和准确性进行了验证。     

玄武岩纤维增强聚合物锚杆用于地下结构抗浮的可行性研究

随着城市地下空间开发的大规模展开,基础埋深不断增大,地下抗浮问题日益突出.抗浮锚杆因具有布置灵活、单锚受力小、工艺简单、成本较低等优势而被广泛推广.而传统的金属抗浮锚杆耐腐蚀性差,即使采用套管、涂抹防腐剂等措施,还是无法避免地铁等直流供电系统产生的杂散电流对钢筋锚杆腐蚀的影响,因此将其作为地下永久结构,显然难以保证耐久性,遂有锚杆"定时炸弹"之名.近年来,纤维增强聚合物(Fiber reinforced polymer,FRP)越来越受关注,由于其具有抗拉强度高、绝缘性好、耐腐蚀性强等优点,被认为是钢筋的最佳替代品.目前,玻璃纤维增强聚合物(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)已经应用到许多锚固工程中,而碳纤维增强聚合物(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)由于造价昂贵,在岩土工程中的应用受到制约.玄武岩纤维增强聚合物(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)材料的出现为地下结构抗浮提供了新思路.BFRP锚杆凭借其抗拉强度高、耐腐蚀性强、介电性能好等优点,被看作是钢筋锚杆的良好替代品.本文首先从BFRP锚杆的基本属性、作用机理及耐腐蚀性能等方面进行论述,然后分别通过室内静力锚固、动力锚固以及现场锚固试验对BFRP锚杆应用于地下结构抗浮工程中的可靠性进行分析论证,最后从经济效益出发,根据等强度原则,对BFRP锚杆性价比进行对比分析,并为BFRP锚杆在抗浮工程领域的未来发展提供了新思路.