BFRP锚杆在岩土锚固中的研究现状与展望

随着新型纤维增强聚合物材料(Fiber Reinforced Polymer, FRP)的飞速兴起,轻质高强且具有优异耐腐蚀性能的玄武岩增强聚合物(Basalt Fiber Reinforced Polymer, BFRP)锚杆逐渐被应用于岩土工程以及锚杆加固的工程实践当中。基于BFRP锚杆的研究成果,阐述了BFRP锚杆的工作原理、锚固性能,总结了BFRP锚杆的力学性能试验和数值模拟研究进展,说明了在工程应用中使用BFRP锚杆取代传统钢筋锚杆的可行性与先进性,并对BFRP锚杆研究领域存在的不足进行了分析,为BFRP锚杆在岩土锚固领域的未来研究方向提出了合理化建议。

BFRP筋锚杆土质边坡支护应用研究

论文通过拉伸试验、抗剪试验、耐腐蚀试验、与水泥基黏结强度试验,研究了BFRP筋力学性能,表明BFRP筋抗拉强度大于890MPa,耐酸碱强度保留率大于92%,抗剪强度略小于普通钢筋,与水泥基类黏结强度大于4.5MPa。参照《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS 22:2005),结合BFRP力学性能参数,对BFRP锚杆支护土质边坡进行设计。BFRP筋作为锚杆,其抗拉强度设计值取750MPa,与砂浆黏结强度取2.0MPa。通过BFRP筋材和钢筋锚杆加固土坡的现场对比试验,分析了BFRP锚杆加固土质边坡的效果,表明两种锚杆受力和边坡变形类似,验证了BFRP筋作为岩土支护锚杆的适用性。

新型玄武岩纤维复合材料(BFRP)锚杆力学性能研究

针对预应力锚杆的性能需求,开发了单筋型、平行索型和绞索型三种不同类型的预应力玄武岩纤维复合材料(BFRP)锚杆,研究了其拉伸、锚固和拉拔性能。结果表明,以环氧树脂作为黏结介质时,平行索的平均强度最高,达1 319 MPa。绞索由于本身捻度,受扭转作用,相较于平行索刚度和承载力有所下降,但是破坏时整体性更好,不会发生逐根破坏。采用平行-内锥式锚具时,锚杆的破坏模式为试件中间自由段纤维炸裂,锚固效率系数均大于97%。平行索的拉拔极限荷载最高,绞索的拉拔极限荷载最低,但拉拔刚度最高。

BFRP锚杆与钢筋锚杆现场拉拔试验对比分析

通过BFRP锚杆的现场拉拔试验,测试BFRP锚杆的抗拔极限承载力,并与钢筋锚杆对比,研究BFRP锚杆的锚固性能。根据试验数据分析BFRP锚杆的平均单根极限抗拔力和极限抗拉强度。结果表明:6根?14BFRP锚杆极限抗拔力与3根?28 HRB400钢筋锚杆极限抗拔力相当。多束BFRP筋组成锚杆时,平均单筋极限抗拔力约为BFRP筋极限抗拔力的80%。

新型BFRP锚杆在边坡支护工程中的施工工艺研究

新型BFRP筋材具有高强度、耐腐蚀、与注浆体粘结性能良好等优点,适合作为工程锚杆。从BFRP锚杆制作、锚具设计、锚杆施工步骤等角度,对新型BFRP筋材锚杆的施工工艺进行研究。设计制作了适合于预加力锚杆和非预加力锚杆的BFRP锚杆专用锚具,并获得简易对中器制作方法及锚具粘结工艺。通过实际工程应用表明,所提出的新型BFRP筋材锚杆施工方法合理可行。

玄武岩纤维与钢筋锚杆锚固性能现场对比试验研究

玄武岩纤维(BFRP)锚杆具有抗拉强度高、耐腐蚀性能好等优点,是岩土锚固结构中钢筋的良好替代品,近年颇受业界关注。通过在黄土地层中开展4组Ф25 mm BFRP锚杆和钢锚杆的现场拉拔试验,初步研究两种材质锚杆的破坏模式和锚固性能差异。研究结果表明:对于诸如Ф25 mm类较大直径土层锚杆,拉拔过程中锚固体系的灌浆体内外界面破坏迹象共存,但最终破坏模式受控于灌浆体与土层界面(第二界面),且BFRP锚杆与砂浆内界面(第一界面)破坏程度明显高于钢锚杆;两种材质锚杆的极限承载力相近,界面黏结强度均随锚固长度的增大而减小;受两种材质锚杆本身的加工工艺和材料力学性能影响,试验中钢锚杆与灌浆体的黏结性能优于BFRP锚杆;相同荷载水平,相同位置处,BFRP锚杆杆体轴力大于钢锚杆,轴力衰减速率略小于钢锚杆;峰值剪应力BFRP锚杆小于钢锚杆。

玄武岩纤维增强锚杆加固混合土室内拉拔试验研究

玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)质量轻、强度高、耐久性好,将该材料用作锚杆可有效解决传统钢筋锚杆的腐蚀问题,在恶劣环境下的工程建设中具有广阔的应用前景.本文以广泛存在于西南山区的崩坡积混合土为对象,通过室内拉拔试验研究了锚杆类型、锚杆直径、锚固长度以及灌浆体直径等因素对极限拉拔荷载和界面剪应力的影响,并对锚固体系的破坏模式以及应力分布规律进行了分析.研究结果表明:混合土中BFRP锚杆破坏模式均为沿灌浆体与土体界面的剪切破坏,BFRP锚杆与钢筋锚杆的抗拔承载性能基本一致,实际工程可以使用BFRP锚杆直接替代钢筋锚杆;BFRP锚杆拉拔荷载位移曲线呈三阶段形式,弹性临界荷载为极限荷载的20%~28%,试验条件下锚杆的极限承载力与锚固长度、灌浆体直径成正比关系;灌浆体环向裂缝使锚杆的轴向应力沿杆体呈单峰形式分布,同时使锚固段前部的应力集中程度降低;混合土中灌浆体直径越大则界面强度越低,直径从90 mm增大为110 mm,界面强度降低约8%.

路堑边坡玄武岩纤维筋锚杆支护的应用

针对路堑边坡垮塌造成实体工程病害的情况,依托实体工程,结合现场实际情况,对路堑边坡玄武岩纤维筋锚杆支护应用进行了对比分析,分析了BFRP锚杆对路堑边坡治处效果及施工过程中的应对措施,对后续BFRP锚杆在工程中的应用提供了参考。

BFRP筋锚固节理岩体剪切行为试验研究

玄武岩纤维复合材料(BFRP)锚杆逐渐应用于锚固工程,为研究BFRP锚杆锚固节理岩体剪切特性,采用室内直剪试验对比分析BFRP筋和传统钢筋锚固节理岩体抗剪性能,包括剪切强度-位移曲线、抗剪强度、锚杆失效特征和锚杆内力变化等特性,同时考虑粗糙度、锚固倾角、法向强度等因素影响。结果表明,BFRP锚杆较钢筋锚杆相比弹性段剪切刚度低,峰值剪切位移较大,但残余剪切强度较高;BFRP筋锚固剪切峰值前吸收的能量更多,吸收总能量与钢筋大致相同,剪切过程中同样表现出韧性。BFRP筋锚固节理岩体抗剪强度受锚固倾斜角度的影响较大,垂直锚固时锚固抗剪强度较低,锚固倾角减少为60°以下时则能发挥出相对钢筋更高锚固抗剪强度。BFRP锚固节理岩体剪切失效特征主要分为:树脂基质断裂;树脂基质和纤维均被剪断裂;树脂基质和周围岩体断裂。BFRP筋失效时无明显塑性屈服现象,树脂基质往往在较小的剪切位移下断裂,而纤维能抵抗较大的节理面错动,提高法向应力对剪切强度的贡献量。通过应变监测数据定量分析锚固角度为60°时BFRP筋与钢筋的轴力和剪力对剪切强度贡献关系,相同剪切位移下BFRP锚杆轴向力增长更快,轴向力对剪切强度的贡献更大。

玄武岩纤维增强复合材料板螺栓连接试验研究

为研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)拉挤成型板材螺栓连接节点承载力性能,重点分析了螺栓直径D、数量B、边距Sw和端距E对BFRP拉挤成型板材螺栓连接节点承载力的影响规律。研究结果表明:对于不同的节点连接参数,典型的BFRP拉挤成型板材螺栓连接节点载荷-位移曲线先呈现出从线性到非线性增加的趋势;到达极限荷载后连接节点进入失效阶段,承载力下降较快,而且随着参数的变化,破坏形式由渐进破坏逐渐呈现出瞬间脆性破坏的趋势。无论上述参数如何变化,其最终破坏模式均为劈裂或者剪切破坏。