GFRP锚杆扭矩力学性能试验研究

针对直径为22 mm的不饱和聚酯树脂基GFRP锚杆,研究固化温度、填充剂、添加剂、纤维排布等对GFRP锚杆扭矩的影响。实验发现,GFRP锚杆扭矩随固化度的提高而提高;固化度又受固化温度影响,在首节烘箱温度280℃时,扭矩达到峰值;填充剂主要为氢氧化铝填料,当氢氧化铝填料粒度为10μm、添加量为树脂量的10%时,GFRP锚杆扭矩最大;添加剂为聚氨酯,当聚氨酯添加量为不饱和聚酯树脂含量的6%时,GFRP锚杆扭矩最佳;改变纤维排布,增加横向缠绕纱,GFRP锚杆扭矩随横向纱的添加先增后减,在横向纱含量为总纱量的10%时,扭矩达到最大,为不添加横向纱的1.5倍。

GFRP锚杆在不同水泥基和接头长度下的力学性能研究

锚杆作为一种常见的支护结构在岩土工程中得到广泛应用,在支护构件中体现良好的安全性和耐久性。钢锚杆具有良好的力学性能,但易腐蚀和使用后难清理等不足在实际工程中难以解决。由树脂(环氧树脂或不饱和树脂)和玻璃纤维玻璃纤维复合而成的增强塑料(GFRP)是一种的新材料,具有良好的拉伸力学性能和耐久性,可弥补钢锚杆在实际工程中的不足。研究了不同直径的GFRP锚杆在不同的水泥基材料锚固不同长度时的抗拔力和不同接头长度下的抗拔力,研究结果表明:20 mm直径的GFRP锚杆的极限抗拔力为170 kN;直径25 mm的GFRP锚杆的抗拔力与锚固长度成正比,主要破坏形式为GFRP锚杆被拔出;接头试验中,GFRP锚杆的抗拔力与接头长度成正比。

轻质碳酸钙的引入对GFRP锚杆性能影响

玻璃纤维增强复合材料锚杆又称GFRP锚杆。文章主要研究轻质碳酸钙的引入对GFRP锚杆性能的影响。试验研究发现,在配树脂糊过程中加入一定量轻质碳酸钙既能节省成本,又能增强GFRP锚杆的力学性能。轻质碳酸钙含量和粒度对GFRP锚杆的力学性能有一定影响,经试验研究,选择10μm轻质碳酸钙为填充剂,添加量为树脂含量的5%时,GFRP锚杆拉伸强度增加4.57%,GFRP锚杆剪切强度提升18.7%,能有效降低不饱和聚酯树脂固化收缩率。

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。

GFRP锚杆结构预应力锁定装置研制与现场试验

纤维增强聚合物(FRP)筋耐腐蚀,抗拉强度高,弹性模量小,用于边坡加固锚杆结构是解决钢筋锚杆结构耐久性问题的途径之一,预应力FRP锚杆结构是合理型式。FRP筋抗剪强度低,钢筋锚杆施加预应力采用的刚性夹具不能用于FRP锚杆。基于端部封闭的钢套管充填膨胀剂锚固FRP筋法,设计了FRP锚杆预应力施加及锚索装置,并进行了现场试验。试验结果表明:预应力锁定装置的原理可行,结构合理,使用方便,能较好地完成玄武–玻璃纤维增强聚合物(B-GFRP)锚杆的预应力施加和锁定,经历外部环境变化检验,降雨、震动等环境影响产生的预应力损失均缘于杆体界面的黏结蜕化,没有发生锁定装置失效导致荷载明显损失的现象。B-GFRP锚杆的预应力损失百分率在5%~35%间,达到了精轧螺纹钢锚杆预应力损失的控制标准。

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。

不同直径GFRP锚杆承载特征的现场对比试验

锚杆支护方法在岩体加固工程中应用广泛,锚杆作为支护结构的核心应具有足够的安全度和耐久性。由于钢材易腐蚀,钢锚杆的耐久性受到质疑。玻璃纤维增强塑料(GFRP)锚杆是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新型加固材料,具有较好的力学性能和耐腐蚀性能,用其代替传统钢筋用于边坡加固可较好地解决锚杆耐久性问题。本次试验为φ16、φ32两种类型GFRP锚杆在相同岩性,全、强、弱三种不同风化程度围岩条件下的张拉试验,研究了GFRP锚杆的破坏特征及锚固机理。试验结果表明,这两种直径GFRP锚杆的最终破坏方式是锚杆自由段脆性劈裂破坏;GFRP锚杆极限承载力随锚杆直径增大而增加;16小直径GFRP锚杆的应力传递深度受围岩风化程度影响较小;φ32大直径GFRP锚杆的应力传递深度受围岩风化程度影响较大,锚杆的应力传递深度随围岩风化程度增加而增大;GFRP锚杆与砂浆界面间的粘结强度随杆体直径增加而降低。

GFRP锚杆在抗浮工程中的应用研究

为研究GFRP(玻璃纤维增强型聚合物)锚杆在抗浮工程中的具体应用,本文以南京某工程为背景进行抗浮锚杆设计,并对GFRP抗浮锚杆进行现场拉拔试验。试验表明:与普通锚杆相比,GFRP锚杆与黏结砂浆之间具有更好的黏结性能,极限抗拔力也有明显提高,GFRP锚杆具有良好的经济效益和工程可行性。

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.

GFRP锚杆在软土地区深基坑工程中的应用研究

GFRP锚杆是以玻璃纤维为增强材料,以合成树脂为基体材料,经拉挤成型技术和必要的表面处理所形成的一种新型复合材料锚杆,具有强度高、耐腐蚀性好、自重轻等优点。本文阐述了GFRP锚杆使用在软土地区深基坑工程中的特点,结合其性能分析,展示出该锚杆在软土地区广阔的应用前景。

基于分段式模型考虑界面损伤的GFRP锚杆-砂浆粘结性能数值模拟

通过编写Vumat子程序定义玻璃纤维增强塑料(GFRP)锚杆材料参数,并考虑GFRP锚杆与砂浆界面的不均匀及损伤特性进行正交各向异性建模,借助ABAQUS有限元软件对GFRP锚杆与砂浆界面的粘结滑移特性进行分段模拟,探究GFRP锚杆轴力、界面剪应力分布形态,进而对不同直径GFRP锚杆-砂浆界面力学特性进行分析。研究结果表明:分段式有限元模型能够较好地反映GFRP锚杆-砂浆的粘结特性。随着施加荷载的增加,GFRP锚杆所受轴力逐渐增大,荷载传递深度逐渐加深,锚固作用自上而下逐渐发挥;GFRP锚杆拔出所需最大拉力、界面破坏位移随直径减小而增大。GFRP锚杆发生破坏的临界直径为28 mm,当直径大于28 mm时发生滑移破坏,直径小于28 mm时发生强度破坏。计算确定直径28 mm GFRP锚杆的锚固系数K 1为0.155。

粘结式GFRP锚杆边坡锚固机理与实用设计方法

研究了粘结式GFRP锚杆的荷载传递机理与岩石边坡加固机理,提出了GFRP锚杆设计的原则、设计主要内容与流程、结构设计基本方法,并将之应用于工程实践.研究结果表明:GFRP锚杆的荷载传递取决于GFRP筋与砂浆之间的粘结性能,GFRP锚杆黏结力主要由化学胶结力、握裹力、机械交合力与机械锚固力组成,光圆锚杆与变形锚杆的粘结性能存在较大的差异;锚杆通过悬吊锚固、改变岩体应力状态、组合梁作用、阻滑抗剪等作用加固岩石边坡;由于GFRP锚杆对横向荷载有较强的敏感性,应加强对端部锚具的设计,建议采用钢套粘结式和楔形粘结式锚具.

GFRP锚杆在锚固工程中握裹力的研究

锚杆作为岩土工程的主要支护材料，广泛应用于边坡、基坑、隧道等工程中。目前在工程中最为常见的锚固技术，是有变形钢筋与水泥砂浆经钻孔注浆而形成。在实际应用中，因钢筋易腐蚀．耐久性差的特点，成为锚固工程中的一大隐患。GFRP锚杆强度高、质量轻、耐腐蚀性强、低松弛等优点。可以替代钢筋作为锚杆应用于锚固工程中。但GFRP筋作为脆性材料，其与水泥砂浆之间的握裹力能否满足要求。将会直接影响到锚固效果。通过对不同锚固深度的GFRP锚杆与水泥砂浆室内拉拔试验。发现握裹力随锚固深度增加而增大，握裹强度随着锚固深度的增加呈现减小的趋势。同时水泥砂浆凝固时间对握裹强度有较大影响，7天初凝时握裹强度仅有28天终凝时的60％左右。通过与同等直径钢筋锚杆与水泥砂浆握裹力对比发现，GFRP锚杆与水泥砂浆握裹力能够达到钢筋锚杆的要求。

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。

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锚杆工作状态下的变形分布特征研究

GFRP锚杆是一种复合型材料,在工作状态下的变形分布情况是锚杆正常发挥加固作用的保证。检测数据表明,GFRP锚杆工作状态下的变形分布形式符合加固设计的一般要求,与钢筋锚杆的变形分布形式相似。随着荷载的增加,锚杆的应变及其传递深度均逐渐增大,锚杆距加载点最近的测点应变最大,与粘结介质界面间的破坏由加载点逐渐向锚杆深部扩展,应变沿锚杆向深部延伸方向快速衰减。

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锚杆抗腐蚀性能试验研究

玻璃纤维增强塑料(简称GFRP)锚杆是一种新型的复合材料。该文用常温高浓度加速老化的方法分别进行了普通环境和酸碱腐蚀环境条件下GFRP锚杆力学性能的试验,对比分析其被腐蚀后外观颜色、尺寸等的变化及其抗拉强度、弹性模量等力学性质指标的损失量,研究其被介质腐蚀前后是否在外观颜色、尺寸、抗拉强度、弹性模量等方面存在显著差异。试验证明,GFRP锚杆具有较强的耐酸碱性能,具有较高的推广应用价值和广阔的发展前景。