玄武岩纤维增强聚合物锚杆用于边坡支护工程之研究现状

随着新型复合材料的快速兴起,玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer,简称BFRP)锚杆因其抗拉强度高、比重轻、耐腐蚀、绝缘性好等优点快速进入人们视野。本文概述了近二十年以来国内外对BFRP筋的基本物理力学性质以及其在边坡支护工程中的研究进展。重点从以下两个方面进行阐述：(1)根据前人所做的室内拉拔试验和现场试验,总结分析BFRP筋的抗拉强度、弹性模量、黏结强度、耐腐蚀等技术指标,对安全系数,支护设计等相关参数的选取进行了归纳总结;(2)通过现场试验与传统金属锚杆的支护效果进行对比分析,论证了BFRP锚杆取代金属锚杆的可行性与先进性。本文在综合已有试验和数值模拟结果的基础上,对BFRP锚杆在边坡加固工程的应用现状进行总结并提出针对性的建议,为BFRP锚杆在岩土工程的发展提供了新思路。     

层状岩体边坡锚杆加固效应的数值分析

利用数值计算软件FLAC3D建立层状岩体边坡的稳定性分析模型,采用锚杆单元对岩体边坡进行加固模拟,得到加固后岩体的变形情况以及锚杆的受力情况.研究结果表明:边坡的破坏形式为明显的直线型滑动破坏,滑块的位移从上到下逐渐增大,水平位移最大处位于剪出口位置;层状边坡锚杆加固后,沿节理面发生一定的变形;各监测点位移沿自然坡倾向位置逐渐减小,越往岩体内部受到的开挖扰动越小;由于节理的存在,全长黏结式锚杆的轴力分布为多峰值曲线,峰值均出现在节理面位置;锚杆轴力最大位置可表征滑动面位置.     

玄武岩纤维增强材料加固砌体砖墙的抗震性能

通过对采用混合加固方式的砌体砖墙进行加固前后的低周反复试验,研究了玄武岩纤维增强材料(BFRP)加固对砌体砖墙的加固效果,探讨了不同玄武岩纤维用量、加固前是否损伤对砌体砖墙抗震性能的影响,对比分析了不同砌体砖墙加固后的极限承载力、极限位移、滞回及骨架曲线、刚度退化、BFRP应变.结果表明:BFRP加固提高了砌体砖墙的极限承载力和抗震性能;加固后砌体砖墙的破坏形式以弯曲破坏为主,砌体的抗压强度成为砖墙抗剪承载力的主要控制因素;加固后砌体砖墙的承载力和刚度退化明显减慢.     

纤维取向与打团效应对玄武岩纤维增强复合材料拉伸性能的影响

 基于Tsai理论,针对纤维体积掺加率为0.6%、0.9%、1.2%、1.5%,纤维取向角为0°、15°、30°、45°的玄武岩纤维-环氧树脂复合材料（BFRP）进行了轴向拉伸强度实验研究,并引入纤维均分系数和打团纤维含量表征玄武岩纤维在环氧树脂中的打团效应,建立打团纤维的细观力学模型与几何模型,对BFRP的拉伸强度进行了数值计算对比分析。结果表明,纤维体积掺加率一定时,BFRP的拉伸强度随纤维取向角的增大而减小,纤维取向角一定时,BFRP的拉伸强度随纤维体积掺加率的增大而增大;纤维均分系数随纤维体积掺加率的增大而减小,打团纤维含量随纤维体积掺加率的增大而增大;纤维打团效应的存在,导致了BFRP的纤维临界体积掺加率较纤维均分时有所增大,降低了玄武岩纤维对环氧树脂基材拉伸强度的增强幅度;考虑纤维打团效应的BFRP拉伸强度计算值与实验结果接近。     

浅谈预应力锚杆格梁加固路堑边坡

文章详细介绍了预应力锚杆格梁加固路堑高边坡施工技术在某高速公路的具体应用情况,阐述了预应力锚杆格粱加固路堑高边坡的施工控制要点,供广大工程技术人员参考。     

玄武岩纤维加固震损混凝土框架节点的抗震性能

基于三维钢筋混凝土框架节点试验(包括施加低周反复荷载预震损、灌缝修复处理、运用玄武岩纤维加固和施加低周反复荷载至节点破坏试验),研究玄武岩纤维对震损钢筋混凝土框架节点的加固效果。根据试验现象和试验数据,对不同三维框架节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、极限承载力、延性系数以及节点表面的玄武岩纤维的应变等参数进行对比分析。研究结果表明:运用玄武岩纤维加固的三维钢筋混凝土框架节点均实现了"强柱弱梁"的设计目标,破坏形态均为梁弯曲破坏形式,加固后节点的滞回曲线饱满,极限承载力和位移延性系数均有所提高,节点的抗震性能得到很大提高。     

锚杆加固技术在城市河道整治中的应用

从地形地质条件、设计方案比选、支护结构设计等方面介绍了土层锚杆技术在某河道边坡加固工程中的应用情况。实践表明，铺拉工字钢支护方案与传统加固方案相比具有可控安全度高、施工场地要求低、噪音及干扰小等优点，可广泛应用于边坡加固等工程。     

玄武岩纤维的强度及其离散性研究

对一种国产玄武岩连续纤维的拉伸强度进行了分析,采用Weibull统计理论对玄武岩纤维的抗拉强度离散性进行评价,探讨了体积效应和玄武岩纤维强度分布离散情况之间的关系.结果表明:玄武岩纤维的拉伸强度及其离散性均受到体积效应的影响,随着试样长度增加纤维强度逐渐下降、强度的离散性则逐渐增加;同时,随着试样细度的增加,玄武岩纤维的强度逐渐减小,但细度变化与强度离散之间无一定的规律.     

论灌浆锚杆在黏性土质边坡加固设计中的应用

介绍了大禹渡沉沙池工程概况，提出了灌浆锚杆加固沙堤的设计思路，详细阐述了锚杆加固设计的各个环节，包括沙堤边坡的稳定计算、需要锚杆提供的抗滑力矩的计算、锚杆的布置、锚杆的设计抗拔力的计算以及锚杆抗滑力矩的计算，并对大禹渡沉沙池锚杆加固的设计结果进行了介绍。     

系统锚杆对边坡岩体加固效果的等效变形参数研究

通过有限元数值模拟分析，对边坡岩体的分离块体经系统锚杆加固后，其弹性模量及泊松比的变化规律进行了初步研究，并计算和比较了锚固对不同强度岩体的参数影响大小，得到了相应的结论．     

碳纤维布在混凝土结构弯剪加固中破坏形式的分析

分析了碳纤维布在混凝土结构的受弯及受剪加固过程中可能出现的破坏形式,并着重分析了常见的剥离破坏的破坏机理,提出了一些建议。     

纤维加筋黄土的三轴蠕变试验研究

进行了纤维加筋黄土的三轴固结排水蠕变试验,通过对初始含水率、加筋率和围压的不同控制,分析了加筋黄土的蠕变特性,得到了以下几点结论:在黄土中掺入玄武岩纤维可以有效改善黄土试样的蠕变情况,蠕变变形的抑制效果与加筋率没有明显单调关系,存在最优加筋率;随着含水率的升高,加筋土的蠕变变形增大,加筋效果降低,偏应力越大该现象越明显;随着围压的增大,加筋黄土的蠕变变形降低,加筋效果增大,偏应力越大,该现象越明显;以Mesri蠕变模型为基准,对试验曲线进行模拟,计算出模型各参数,经验证,纤维加筋黄土的三轴蠕变特性可以用Mesri模型拟合。     

碳纤维增强混凝土结构温度应力的弹性解

针对混凝土与碳纤维热膨胀系数不同的特点，首先根据界面上变形协调与截面上内力平衡，导出了变温工况下混凝土梁与碳纤维内部温度应力的计算公式，并分析了影响温度应力的主要参数。然后针对实际问题将解析解与有限元分析结果进行对比，证实了利用解析方法可对温度应力进行正确的计算，说明了在加固设计中考虑温度应力的必要性。     

玄武岩FRP模壳不排水加固混凝土墩柱轴压性能有限元研究

玄武岩FRP模壳(简称BFRP模壳)可用于桥梁水下桩基、桥墩等混凝土墩柱的不排水快速加固。本文在BFRP模壳加固混凝土墩柱轴压试验研究基础上,通过ABAQUS有限元软件建立了相应的有限元分析模型,并与试验结果进行比较分析,验证了该有限元模型是可靠有效的。然后在此模型基础上,分析了混凝土填充量、填充混凝土强度、BFRP模壳约束强度及尺寸效应等参数对BFRP不排水加固混凝土墩柱轴压性能的影响。结果表明：增加混凝土填充量能提高试件的承载力,但承载力提高幅度并非随着填充量的增加而增加,而是趋于稳定;填充层混凝土强度等级越高,加固试件承载能力越高,但提高幅度随填充混凝土强度等级的提高而不断减小,填充层混凝土强度等级的变化对加固试件的延性性能影响相对较弱;增强BFRP模壳连接部分的约束强度能提高加固试件的承载力,当连接部分的强度接近非连接部分的强度时,承载力的提高幅度最大;BFRP模壳加固轴心受压柱的峰值荷载存在尺寸效应,轴压峰值荷载提高系数随墩柱尺寸的增加而减小。最后,建议了BFRP模壳约束加固混凝土墩柱的轴压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果及模拟结果吻合良好。     

玄武岩纤维改性高强自密实混凝土柱轴心受压试验

为研究玄武岩纤维的掺入对高强自密实混凝土柱轴心受力性能的影响,以玄武岩纤维体积掺量0. 1%、0. 2%和纤维长度15 mm、30 mm为参数,设计并制作了3根高强自密实混凝土(HSCC)对比柱和12根玄武岩纤维改性HSCC柱,进行轴心受压试验和ABAQUS有限元分析。结果表明:相较对照组,掺入玄武岩纤维后,HSCC柱的极限承载力有一定程度提高。纤维长度为15 mm、体积掺量为0. 1%的HSCC柱提高幅度最大,达到19. 6%;同等荷载作用下HSCC柱裂缝的出现、开展得到延缓,应变和变形减小;达到极限承载力时,对应的压应变和位移分别增大24. 3%、20. 6%,HSCC柱的延性得到显著提高;有限元模拟的结果与试验结果吻合较好,验证了模型的可靠度。     

基于载荷传递机理的注浆岩石锚杆锚固模型(Ⅰ)

为了进一步研究隧洞等地下工程中锚杆支护锚固机理,根据微段锚杆的受力平衡以及载荷传递机理建立了锚杆的载荷传递微分方程,同时根据隧道围岩安装锚杆前后的应变变形建立了锚杆的轴向载荷的传递方程,结合圆形隧洞围岩的径向变形方程,推导了理想弹塑性围岩中注浆岩石锚杆的轴向应力的计算模型,以及锚固段与围岩体界面之间的摩阻力的计算模型.通过对比工程实测结果与模型计算结果,验证了所建立的模型的正确性,同时也验证了巷道锚杆支护中性点理论的合理性与正确性.     

CF-PMMA复合材料人工颅骨板的研制

本文研究了一种用于颅骨修补的CF-PMMA复合材料人工颅骨板.经动物实验和临床应用,证明该材料具有有机玻璃的优点,且不易脆裂、耐老化、耐冲击、线膨胀系数小。术后头颅超声波、摄片、CT,MRI等检查均无影响。生物相容性好,不致癌,手术操作方便,四年来临床应用近百例,效果良好.     

纤维增强聚合物布加固木梁的非线性弯曲分析

考虑纤维增强聚合物（fiber reinforced polymer,FRP）布加固层拉伸与压缩时的不同弹性模量以及木梁非线性弯曲的二阶变形和轴向拉伸效应,利用摄动法研究均布横向荷载作用下简支FRP布加固木梁的非线性弯曲问题,得到加固木梁的挠度和弯矩等渐近解析表达式,并给出数值分析.结果表明：FRP加固木梁非线性弯曲的挠度和弯矩小于线性弯曲的挠度和弯矩,并且当无量纲荷载小于5时,FRP加固木梁非线性弯曲和线性弯曲的挠度和弯矩几乎相等,没有明显差别;但随着载荷的增大,二者相差逐渐增大;当无量纲载荷大于20时,非线性弯曲效应十分显著,必须选用FRP加固木梁的非线性弯曲模型进行分析.     

钢绞线网-聚合物砂浆加固小偏压RC柱中聚合物砂浆的作用分析

高强钢绞线网-聚合物砂浆加固法作为目前一项崭新的结构加固技术,正越来越多地使用在混凝土结构加固工程中。在考虑和忽略聚合物砂浆的强度2种情况下,分别进行了在该技术加固下的小偏心RC柱正截面极限承载力计算。结果显示聚合物砂浆的强度在该加固中不可忽略,并归纳出影响聚合物砂浆强度对正截面承载力提高的因素,其中主要影响因素有偏心距,聚合物砂浆的厚度、强度,钢绞线网间距、钢绞线面积以及加固柱混凝土强度等级。     

纤维复合材料模具在混凝土浇筑过程中的力学安全性分析

为避免环境对混凝土的腐蚀,常用的保护措施有贴瓷砖、喷涂涂料、保护模板等方法,但这些方法存在施工效果和耐久性差的问题。为此,提出了一种新型的混凝土表面保护方法:将混凝土直接浇筑在玄武岩纤维复合材料(BFRP)模具中,该模具会对混凝土起到保护作用。针对新型的保护方法,利用ANSYS有限元软件模拟仿真混凝土在纤维复合材料模具中的浇筑过程,研究了混凝土温度场分布情况,并对混凝土温度应力作用下玄武岩纤维复合材料模具的力学安全性进行了分析。研究发现:BFRP模具会使最大水化热出现的时间推迟,其最高温度也变大了; BFRP模具与混凝土的温度场变化一致;在BFRP模具的约束下,混凝土的温度应力明显增大,但并没有遭受破坏;另一方面,水化热期间,BFRP模具受到混凝土温度场变化产生的温度应力的作用,但并没有因此而发生破坏、失效。研究结果表明:玄武岩纤维复合材料模具满足力学安全性,对混凝土的工程应用具有较重要的指导意义。