全长黏结GFRP抗浮锚杆拉拔特性分析

通过非线性有限元软件ABAQUS中的Cohesive黏结单元模拟锚杆杆体-灌浆体界面、灌浆体-周围岩体界面之间的接触,建立玻璃纤维增强聚合物(GFRP)抗浮锚杆杆体-基岩的轴对称数值计算模型,探究全长黏结GFRP抗浮锚杆的拉拔特征和变形规律。研究结果表明:本文建立的有限元模型能够较好地反映GFRP抗浮锚杆的荷载-位移关系、轴应力及剪应力沿锚固深度的分布规律。随着拉拔荷载的增加,灌浆体的应力逐渐增大并沿锚固深度向下传递,灌浆体应力的影响范围也逐渐扩大;周围岩体的应力持续增大,GFRP抗浮锚杆对周围岩体的横向作用范围也相应增大。锚筋弹性模量越小,轴应力与剪应力传递深度越浅;GFRP锚杆轴应力的衰减速率比钢筋抗浮锚杆的衰减速率快。随着GFRP抗浮锚杆的锚固长度的增加,轴应力衰减速率加快,轴应力传递深度减小,剪应力峰值点与地表的距离增大,剪应力峰值和传递深度变小。

再生骨料混凝土与GFRP筋黏结性能实验

为研究GFRP筋与再生骨料混凝土的黏结性能,考虑GFRP筋表面特征、混凝土强度等级、再生骨料替代比例等因素的影响,按照0、25%、50%、100%再生骨料替代比例配制C20、C30、C50混凝土,对78个150 mm×150 mm×150 mm尺寸相同的立方体试件进行了中心拉拔试验,研究了试件的破坏模式和黏结机理。试验结果表明:GFRP筋与再生骨料混凝土的极限黏结强度随着再生骨料替代比例的增加而非线性降低;带肋筋与再生骨料混凝土的黏结强度是黏砂筋的1.1~2.0倍,两者在高强混凝土中最为接近。

GFRP筋在国内地下工程应用研究

近些年来,由于玻璃纤维增强聚合物筋具有抗拉强度高和环境友好等众多的优点,吸引了许多的学者开始对其展开研究。通过查阅国内大量文献,总结了GFRP筋在国内原位试验、室内试验、数值模拟、锚具的设计等方面的研究展开情况,发现GFRP筋在室内、现场试验以及数值模拟方面的研究较多且进展顺利,但在锚具设计方面错综复杂,还未充分利用玻璃纤维锚杆的抗拉强度等优势,有待进行进一步研究;另外在GFRP筋的设计施工等方面还未形成较为统一的规范标准。

引江济淮工程软岩及膨胀土边坡锚固现场试验

引江济淮试验工程河道边坡存在膨胀土及软岩,考虑耐久性引入GFRP锚杆加固边坡。为了比较GFRP锚杆和钢筋锚杆的锚固效果,开展现场水位升降试验,观测相同地质条件、不同加固方式下锚杆荷载和边坡位移差异。结果表明:GFRP筋和钢筋框架锚杆加固河道边坡时,水位升降导致的边坡位移相近且均小于2.2 mm,锚杆应力峰值远小于各自抗拉强度,两种锚杆的锚固效果相近;GFRP锚杆承担荷载小于钢筋锚杆,且无水期荷载表现更稳定;在无锚固条件下,水位升降10 m仅影响边坡1 m深度内的软岩,加长锚杆对提高软岩边坡稳定性无明显作用;水位骤降时,5 m长GFRP无框架锚杆应力和加固区边坡位移增量分别为1.21 MPa和1.38 mm,而8 m长GFRP框架锚杆应力和加固区边坡位移无明显变化,框架锚杆加固形式效果显著占优。具有低模量特征的GFRP锚杆与膨胀土和软岩具有较好的变形协调性,控制相同变形量需要承担的荷载较小,更有利于边坡耐久性。

玻璃纤维增强复合材料弯折筋增强超高性能混凝土拉拔试验及受力模型研究

通过玻璃纤维增强复合材料(GFRP)弯折筋增强超高性能混凝土(UHPC)拉拔试验,研究了GFRP筋弯折区域力学服役性能及损伤机制,揭示了GFRP弯折筋与UHPC协同受力状态,建立了试件受力模型。试验研究变量包括:GFRP筋材直径、弯折筋尾部锚固长度、筋材尾部形状以及筋材基体种类。研究表明,受到GFRP筋材弯折区域褶皱和受力肩应力集中影响,GFRP筋材直径对弯折强度影响较大;弯折筋尾部锚固长度的增加,在一定程度上利于GFPR筋弯折强度提升;筋材尾部形状(L型和U型)对弯折强度的影响较小。基于此,阐述了GFRP筋弯折区在受拉状态下的损伤破坏机理;提出了GFRP弯折筋三阶段断裂过程:筋材受力肩内侧基体开裂、内侧纤维断裂和外侧纤维断裂;建立了GFRP弯折筋-UHPC弯折区域拉拔状态下的受力分析模型。