土遗址加固中GFRP锚杆锚固性能现场试验研究

为揭示GFRP锚杆在土遗址加固中的性能,进而克服现有竹、木、复合锚杆锚固的局限性,拓展该新型材料在古遗址加固中的应用,选择直径22mm和25mm的GFRP锚杆开展了现场锚固测试试验。通过单级和循环两种加载模式,获取了两种杆体的破坏模式与极限锚固力;在杆体—砂浆界面布设应变片,获取了受荷过程中界面监测点剪应变的变化特征与分布规律。结果表明:两种锚固系统均失效于砂浆—土体界面,φ22mm GFRP杆体极限锚固力50k N,而φ25mm GFRP杆体超过120k N;从加载端到末端监测界面剪应变呈衰减分布,在较大荷载下由于加载方向与杆体轴向微弱偏离导致局部出现受压现象,试验过程中监测界面未出现脱黏现象。研究表明GFRP锚杆可以部分替代复合锚杆,在土遗址载体加固中具有良好的应用前景。

GFRP锚杆锚固黏结性能试验研究

通过对9个不同直径的GFRP锚杆拉伸试验及27个不同直径和表面形态的GFRP锚杆黏结性能试验,得到GFRP锚杆受力过程中材料应力-应变曲线及其与混凝土的黏结滑移曲线,分析直径对GFRP锚杆力学性能,直径和表面形态对GFRP锚杆黏结性能的影响。试验结果表明:GFRP锚杆受力过程中应力-应变曲线为一条通过原点的斜直线,属于线弹性材料,GFRP锚杆的极限抗拉强度及应变随着试件直径的增大而有所下降,延性降低;GFRP锚杆与混凝土黏结强度随着直径的增大而减小,荷载段滑移量增加;GFRP锚杆表面形态对黏结强度的影响较明显,加大螺距和丝槽或改变肋高度、间距和宽度等这些表面形式可以提高机械咬合力,获得更好的黏结效果,同时减小滑移量;根据试验成果建立GFRP锚杆黏结滑移本构模型,研究成果为GFRP锚杆数值分析和预应力GFRP锚杆工程应用提供试验依据。

基于应用的GFRP锚杆拉伸和剪切性能试验研究

为探索玻璃钢纤维增强塑料(GFRP)锚杆在矿山中的实践应用,在经典拉伸、剪切试验模型的基础上,结合GFRP复合材料独特的受力特性,对GFRP锚杆进行了改进的拉伸和剪切试验。详细介绍了拉伸试验试件锚具的制作。较为准确的得到了GFRP锚杆的拉伸、剪切实验参数及破坏形态。试验结果为GFRP锚杆在矿山推广应用中,科学确定支护参数和支护操作制度提供了基础依据。

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12～32mm,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锚杆无损检测应力波频率的选择

锚固工程属于隐蔽工程,为能够掌握锚杆的锚固质量以及损伤情况,可采用无损检测技术对锚杆的锚固情况进行检测分析,来判断锚杆的完整性以及锚固工程的可靠性,应力波检测法是无损检测技术的一种方法。目前,锚杆的应力波无损检测技术的研究大多是针对金属材质的锚杆,而对非金属材质的锚杆研究较少,采用FLAC^(3D)对玻璃钢(GFRP)锚杆进行无损检测数值模拟,利用该软件在非线性动力学分析上的优势,建立计算模型,记录锚固系统在不同频率下的速度时程曲线,分析了应力波在不同频率下的传播特性以及衰减规律。根据固结波速的衰减速率得出结论:玻璃钢锚杆无损检测理想应力波激发频率在30~40 k Hz范围内。

GFRP锚杆的综合性能与锚固机理研究

介绍了锚杆的制备过程,分析了组分参数对锚杆的影响。通过冻融循环和长期加载试验,验证了锚杆的粘结性能。通过有限元数值模拟,分析了锚杆在不同直径、岩土和预应力中的锚固机理。研究结果表明:筋的最佳纤维含量为65%;锚杆的抗冻融性能较好,长期荷载对锚杆的粘结性能影响较小;锚固承拉能力受锚固土体的影响较大,锚固土体越好,其抗拉强度越大;预应力锚杆的整个剪应力影响范围不超过1m。

GFRP锚杆锚固特性研究

通过玻璃纤维增强塑料(GFRP)锚杆与水泥砂浆之间的粘结强度试验,研究了GFRP锚杆的锚固特性,包括不同强度等级砂浆对粘结强度的影响和GFRP锚杆直径对锚杆拉拔性能的影响.采用理论分析方法,研究了GFRP锚杆表面沿锚固长度方向的应力分布,获得了锚杆轴力和粘结应力沿杆长的分布规律.并采用数值模拟方法对结果进行了验证.

GFRP锚杆锚固机理试验研究

为了深入研究GFRP锚杆的锚固机理,模拟实际情况制作了试验模型,进行了拉拔试验.通过对实验结果的分析和研究,获得了砂浆粘结GFRP锚杆在拉拔条件下沿杆体的轴力和剪应力分布规律以及随荷载增大的演化过程,对荷载传递的机理进行了讨论,可为同类研究参考.

拉挤GFRP管材与钢管连接的拉伸试验研究

拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能,采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中,研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明:胶层剪应力在加载初期沿长度方向呈现两端大、中间小的分布特征,高应力发生在胶接端,并随荷载上升逐步往加载端胶层转移;胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力,但当长度达到管径的1.6倍后,继续增加胶接长度对承载力的提升并不大,故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中,研究了e/d(端距/栓径)、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响。试验结果表明:当e/d=7时,承载力达到最大值,破坏形式以挤压破坏为主;根据螺栓排数n与承载力的关系,可以推导相应折减系数来计算承载力。

GFRP筋力学性能测试方法研究

玻璃纤维增强塑料（Glass Fiber Reinforced Polymer,GFRP）筋材具有具有强度高、耐腐蚀等优良特性,被引入混凝土结构配筋加固及各类锚固工程中。但其测试规范尚不完备。试验方法、测试过程和应变片规格等对测试结果影响较大。试验结果表明,钢套筒的选择以直径大于杆径2~3mm较为适宜,较长应变片测试所得的弹性模量接近于厂家提供的材性数据。

GFRP锚杆加固高速公路红砂岩边坡的工程实例分析

由于钢材易腐蚀,钢锚杆的耐久性受到质疑,GFRP锚杆因具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,可替代钢筋用于边坡加固工程。通过GFRP锚杆加固常吉高速公路一红砂岩边坡工程实例监测得到不同荷载条件下锚杆应力分布规律,同时通过长期边坡变形监测数据,分析了被加固边坡的稳定状态。实践证明,GFRP锚杆应用于边坡加固工程是可行的,值得推广。

冻融循环对GFRP锚杆锚固性能影响的试验研究

针对季冻区春融期岩锚失效的问题,研究了玻璃纤维(GFRP)锚杆在冻融循环作用下的锚固能力。通过设计物理模型对经历25,50,75冻融周期的试块进行了加载试验,根据试验数据和破坏现象分析了GFRP锚杆在冻融后锚杆应力和承载力的变化规律。研究结果表明:冻融循环会导致环氧树脂砂浆与混凝土的黏结性能下降,在25,50,75周期后承载力损失分别为38.24%,42.65%,52.94%。冻融循环加速黏结材料及围岩的材料性能劣化,荷载向内部传递加速,使得GFRP锚杆上各点之间的应力差值逐渐减小,锚杆应力分布比常温状态下更趋于均匀,但材料性能的劣化导致局部破坏提前,锚杆整体承载性能降低。研究结果可以为GFRP锚杆的工程应用提供建议。

GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制研究

由于传统钢筋锚杆存在易腐蚀、耐久性差等缺点,GFRP(玻璃纤维增强复合材料)锚杆得到了高度重视。然而,GFRP锚杆的弹性模量小且抗剪强度低,故其加固顺层岩质边坡的机制仍需进一步研究。考虑顺层岩质边坡的顺层滑移破坏模式,基于Winkler假定和锚杆荷载传递机理对边坡岩体与锚杆的相互作用机制进行理论分析,建立剪切位移作用下锚杆的力学模型,并对其进行验证。基于此,结合GFRP锚杆的物理力学参数(如弹性模量、抗剪强度等),考虑坡体剪切位移、锚杆与潜在滑面夹角及岩体无侧限抗压强度等影响因素,分析GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制。结果表明:1)当锚杆与潜在滑面夹角为45°时,硬岩中坡体较小的剪切位移导致GFRP锚杆发生剪切屈服;软岩中坡体产生较大的剪切位移时,GFRP锚杆发生受拉屈服。2)当锚杆屈服时,GFRP锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力差异较大,加固软岩时抗力最大;随着岩体无侧限抗压强度增大,GFRP锚杆提供的抗力逐渐变小;相比而言,钢筋锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力大小基本接近。3)硬岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较大,夹角越小,抗力越大;软岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较小;当夹角为5°～60°时,GFRP锚杆均能提供较大抗力。研究结果为岩质边坡锚固研究及工程应用提供参考。

GFRP锚杆应变分布的数值模拟

GFRP锚杆具有抗拉强度高、抗腐蚀能力强等特点,但由于其抗剪强度较低,且具有明显的脆断现象,因此未被广泛应用于实际工程,但在临时支护工程中应用广泛,本文通过FLAC3D模拟计算在拉拔荷载作用下GFRP锚杆杆体表面的应变分布,研究GFRP锚杆在某岩体中应变分布规律。

基坑GFRP筋锚杆支护施工技术研究

GFRP筋低碳、环保,具有抗拉强度高、轻质、易切割、耐腐蚀等诸多优良特性,但作为基坑支护结构研究与应用较少。以北京地铁12号线轨排井基坑GFRP筋锚杆支护为背景,系统研究了GFRP筋锚杆施工工艺并进行了现场监测,取得了良好效果。研究结果表明,GFRP筋锚杆可替代钢绞线锚索,在处理好GFRP筋杆体的连接、锚具和锁定后,可充分发挥GFRP筋的优良特性。

GFRP板-木螺栓连接节点群组效应的受拉试验研究

木结构中多采用钢板-木螺栓连接节点,由于木材本身含水率及环境影响,会导致钢板发生腐蚀,从而给结构带来耐久性问题。文章提出采用拉挤成型玻璃纤维增强复合材料(GFRP)板替代钢板作为木结构的连接板,以提高结构耐久性,并且研究了GFRP板-木螺栓连接节点的群组效应。文章通过GFRP板-木螺栓连接节点拉伸试验,研究螺栓直径、螺栓间距、螺栓个数、螺栓列数等关键参数对螺栓连接群组效应的影响,分析节点失效模式和荷载-位移曲线。研究结果表明,GFRP板-木螺栓连接节点的抗拉承载力与螺栓直径和螺栓数量正相关,与螺栓间距无关。最后文章根据试验结果提出GFRP板-木螺栓连接节点考虑群组效应的抗拉承载力计算公式。

GFRP锚杆在边坡支护中的应用研究

玻璃纤维增强塑料(简称GFRP)锚杆是一种新型的复合材料。文中通过现场拉拔试验、边坡监测以及工程经济性分析,进行GFRP锚杆在边坡支护中的应用研究。实践证明,采用GFRP锚杆对地质条件复杂、岩体破碎的红砂岩边坡进行支护是可行的,GFRP锚杆具有推广应用价值和广阔的发展前景。

GFRP锚杆用于地下水封储油洞库支护可行性分析

地下水封储油洞库技术是当前被广泛采用的一种储存原油的技术,但其洞库内壁岩层的整体稳定性一直是制约其发展的难题。钢筋锚杆可用于洞库内壁岩层支护,但是钢筋锚杆的腐蚀性使其具有一定的局限性,非金属材料锚杆用于地下水封储油洞库支护亟待研究发展。针对这一问题,从地下储油洞库内壁岩体稳定性、GFRP锚杆特性等方面展开讨论,对GFRP锚杆用于地下水封储油洞库支护可行性进行分析。

新型对拉GFRP螺栓止水性能试验分析

概述对拉螺栓应用发展现状,提出将GFRP材料用作对拉螺栓杆体。对48个传统及新型对拉螺栓圆台柱体抗渗试件的界面渗透性能进行了试验研究,对比分析不同对拉螺栓形式对粘结界面渗透性能的影响;对粘结界面的渗流特性和层面力学参数,如等效水力隙宽、渗透系数等进行了分析。结果表明,对拉螺栓与混凝土粘结界面是渗水的主要通道,止水片可以提高粘结界面的抗渗性能,新型对拉GFRP止水螺栓具有较好的止水性能。在粘结界面渗水高度和渗透时间测试的基础上,根据渗透压力和渗透时间,推导了粘结界面的等效水力隙宽及渗透系数的计算公式,粘结界面的渗流基本上符合层流渗流。不同的对拉螺栓与混凝土之间的粘结界面渗透系数和等效水力隙宽存在较大差异。

GFRP锚杆在不同水泥基材料中黏结性能的试验分析

玻璃纤维(GFRP)锚杆具有高抗拉强度、轻自重、耐腐蚀等特点,在实际工程中用其代替钢锚杆,可较好地解决锚杆耐久性问题。本文基于3种不同水泥基材料,通过拉拔试验,研究了3种不同直径GFRP锚杆的最大黏结强度及极限滑移量,试验结果表明:锚杆在混凝土和水泥砂浆中的主要破坏形式为拔出破坏,在水泥净浆中的破坏为试块脆性破坏,直径为20 mm的GFRP锚杆在混凝土中的破坏为筋材断裂破坏;在同种水泥基材料中,GFRP锚杆的直径与其最大黏结强度成反比关系,与其极限滑移量成正比关系;同种直径GFRP锚杆,其最大黏结强度随着水泥基材料抗压强度增大而增大。