BFRP筋-再生混凝土重复加卸载下黏结性能理论研究

复合材料(FRP)筋混凝土结构在土木工程中具有良好的应用前景,但是目前仍缺乏关于其疲劳性能的研究。对玄武岩纤维复合材料(BFRP)筋与再生混凝土在重复加卸载下的黏结性能进行了理论研究,并提出了黏结应力-滑移本构模型。基于静力和重复加卸载拉拔试件的试验结果,分析了BFRP筋直径、疲劳应力水平、加卸载次数对黏结性能的影响规律。BFRP筋-混凝土黏结滑移模型由重复加卸载阶段模型和此后的静力拔出阶段模型组成。在重复加卸载阶段,疲劳黏结应力-滑移曲线主要由疲劳黏结刚度和卸载点的滑移控制。研究发现,疲劳黏结刚度除与初始刚度相关外,还主要受到疲劳应力水平和疲劳次数的影响。疲劳黏结刚度的变化规律可以通过指数函数近似模拟。重复加卸载阶段的滑移主要与疲劳应力水平相关。在此基础上,提出了重复加卸载阶段的黏结应力-滑移本构模型,该模型可以考虑疲劳荷载对黏结性能的影响。在重复加卸载完成后的静力拔出阶段,研究发现历史疲劳荷载对该阶段的黏结性能无明显影响,传统的静力黏结模型仍然适用。最后,通过试验结果验证了所提出疲劳黏结应力-滑移本构模型的合理性和准确性。

路堤重复加卸载下坡脚倾斜摩擦桩变位规律试验研究

通过模型试验研究路堤重复加卸载下坡脚处顶部约束双排倾斜摩擦桩变位规律,为坡脚处抗滑桩优化设计提供依据。结果表明:①加载过程中,顶部约束后排摩擦倾斜桩桩身侧移随深度变化曲线与纵轴之间呈"上宽下窄"的倒梯形,破坏模式为"平移+绕桩底转动"。对于0～9°负斜桩,加载过程中桩身侧移随倾斜角增大而减小。首次加载过程中,桩身侧移随加载增加而增加。再次加载过程中,首次极限压力范围内桩身侧移不敏感,超过首次极限压力时,侧移随加载增加而增加;加载到一定压力下,侧移增速减小;②相同荷载作用下,负斜桩顶侧移小于竖直桩,与负斜桩主动承受桩顶水平荷载作用下桩顶水平位移大于直桩相反。首次加载时,各倾斜桩顶侧移均随荷载增大而增大,加载到一定值时,竖直桩顶侧移突增、率先屈服,随后趋于稳定。再次加载时,桩顶侧移随荷载增大而缓慢增加,荷载超过前一次加载的最大荷载时,倾斜桩顶侧移突增,地基侧向加载与桩顶侧移曲线将回到前次加载曲线的延长线,即具有记忆效应,随后屈服、趋于稳定;③卸载过程中,桩身各截面侧移不敏感,仅仅卸载到最后1～2级荷载时才有明显减小。工程中,建议将坡脚抗滑桩尽量斜向道路中线设置一定倾斜角度,以减少桩顶桩身侧移,提高抗滑移效果。

含缺陷桩复合地基重复加卸载下临近桩顶部侧移规律试验

桩体复合地基在软基处理中大量采用,桩体缺陷难以避免,临近设置桩可控制该复合地基水平位移。设计模型试验,研究含缺陷桩复合地基重复加卸载曲线特征与临近嵌岩桩、摩擦桩及其桩顶自由或者通过连梁连接时顶部侧移规律,以指导临近桩的设计。结果表明:①含缺陷桩复合地基的加卸载曲线特征与一般地基相似,加载曲线呈上凸形,卸载曲线呈下凹形;②随着压力增加,临近桩顶部侧移逐渐增大,增长率随重复加载次数增加而减小。首次加载时,侧移增长经历快速增长、缓慢增长、快速增长3个阶段,第2、3、4次加载时,侧移经历平缓增长、快速增长两个阶段。卸载曲线在最后1.2级荷载处具有拐点,拐点前产生塑性变形,拐点后开始出现弹性变形。桩顶约束条件对回弹变形影响小;③相比摩擦桩,嵌岩桩对重复加卸载不敏感.桩顶位移小,说明临近嵌岩桩比摩擦桩的约束效果好。相比桩顶自由单桩,桩顶连梁连接的桩受压产生较大侧移,但对重复加载不敏感,说明桩顶连接连梁的桩整体约束效果好。实际工程中,复合地基内缺陷桩很多时,建议在侧面设置顶部通过连梁连接的嵌岩桩控制含缺陷桩复合地基的水平移动。

竖向重复加卸载下倾斜桩复合地基变形规律试验

施工不当或者侧向堆载、开挖常常导致桩身倾斜,扶正难度较大,且目前对倾斜桩复合地基的变形性状缺乏相关研究,其可能导致新的工程病害,基于此,设计模型箱和加载装置,对竖向重复加卸载下倾斜桩复合地基变形规律开展试验研究。结果表明:循环加载过程中,倾斜桩顶及其复合地基沉降和侧移均随荷载增大而增大,其增长率随荷载增大而增大、随加载次数增大而减小;卸载过程中,卸载初期的倾斜桩顶及其复合地基沉降和侧移变化不明显,最后1～2级低压力时才出现弹性变形;相同荷载作用下,桩顶沉降量随倾斜角增加而增大,倾斜桩存在"沉降临界倾斜角"(试验前3次加卸载循环其值为6°),随土体密实度提高而降低,倾斜角小于该临界值时,倾斜对桩的沉降影响不大,反之,桩顶沉降量随倾斜角增加而快速增大;倾斜桩存在"侧移临界倾斜角"(试验为9°),为侧移峰值对应倾斜角;倾斜角度小于该临界值时,桩顶侧移随倾斜角增大而增大,反之,桩顶侧移随倾斜角增大而减小,"侧移临界倾斜角"大于"沉降临界倾斜角";相同荷载作用下,倾斜桩复合地基的沉降大于倾斜桩沉降,而侧移比倾斜角6°桩大,比倾斜角12°桩小,桩身倾斜时,倾斜桩与复合地基的侧移量远比其沉降量小,但是侧移比沉降更为敏感。工程中,应尽量减少桩身倾斜,降低倾斜桩及其复合地基的沉降量和侧移量。

垮落带破碎煤岩样循环加卸载渗流特征实验研究

在煤层群开采过程中,前期开采煤层形成的采空区垮落带将会受到后期开采煤层的重复扰动,垮落带内的破碎煤岩体将会进一步破碎,进而影响瓦斯在采空区中的运移情况。本文简要总结了国内外针对采空区垮落带内应力、孔隙率、渗透率等参数随着工作面推进的变化关系的研究成果,给出了采空区压实过程中应力及渗透率的预测方法,并在此基础上进行了不同煤岩比例的破碎煤岩样重复加卸载的渗流实验。实验结果表明:颗粒的再次破碎及结构调整,是破碎煤岩样孔隙空间大幅度减小、渗透率损失的主要原因;破碎样(煤岩样)的强度决定渗透率的应力敏感性,组合煤岩样中煤的比例越大,渗透率的应力敏感性越高,渗透率越小;随着加卸载次数的增加,应力敏感性逐渐减弱。最后,根据实验结果给出了不同加卸载阶段破碎煤岩样的应力-渗透率计算模型。

地聚物砂浆植筋的粘结锚固性能

地聚物相比于普通波特兰水泥,具有节能环保、快硬早强、收缩小、粘结性能好等优点。为探究地聚物砂浆作为植筋锚固胶的可行性,本研究开展了地聚物砂浆植筋后锚固试件的拉拔试验,考察了基体类型(混凝土、花岗岩)、锚固长度、钢筋直径(d)、加载方式(单调加载和重复加卸载)对地聚物砂浆植筋锚固性能的影响,并与普通水泥砂浆、商业有机植筋胶的相应性能进行了试验比较,还与文献中的无机胶粘结强度进行了对比。结果表明,地聚物砂浆的植筋锚固性能远优于水泥砂浆,与商业有机植筋胶相近。以地聚物砂浆作为植筋胶,使用直径为16 mm的带肋钢筋在混凝土基体和花岗岩基体中进行植筋时,达到12 d的构造锚固深度即可满足规范中关于植筋胶的粘结锚固质量要求。同时,在经历不超过70%峰值荷载水平的多次重复加卸载后,地聚物砂浆植筋的粘结锚固性能没有显著退化。因此,地聚物砂浆可作为混凝土基体和花岗岩基体中的一种植筋锚固材料应用于实际工程中。