GFRP抗浮锚杆外锚固性能室内试验研究与机理分析

通过自行设计的室内大型构件对拉试验,测定外锚固段变形量(滑移量)及外锚固极限承载力,分析玻璃纤维增强聚合物(GFRP)抗浮锚杆的外锚固性能。研究结果表明:GFRP抗浮锚杆外锚固的破坏形式有2种,一种是锚杆材料强度不足产生劈裂破坏,另一种是GFRP锚杆和混凝土界面相对滑移较大,产生拔出破坏。直径为28 mm的GFRP抗浮锚杆,在标号为C25的商品混凝土的条件下,外锚固长度为840 mm的极限承载力为356 k N,最大滑移量为7.66 mm;外锚固长度为420 mm的极限承载力为215 k N,最大滑移量为4.24 mm;GFRP抗浮锚杆与混凝土之间平均黏结强度随着滑移量的增大而提高,随着外锚固长度的增加而降低;GFRP抗浮锚杆与混凝土之间的平均黏结强度的增加速率随滑移量的增大而减小。研究结果为GFRP抗浮锚杆的工程应用提供理论依据。     

GFRP筋及钢筋抗浮锚杆与基础底板锚固性能试验研究

采用倒置锚杆-基础底板体系,通过现场拉拔破坏性试验,研究GFPR筋和钢筋两种材质抗浮锚杆与基础底板的黏结锚固性能.试验结果表明:GFRP筋和钢筋抗浮锚杆均产生两种破坏形态-滑移破坏与拔断破坏;弯曲处理对两种材质锚杆极限承载力影响效果相反,钢筋锚杆极限承载力随拉拔荷载增大而增大,GFRP锚杆极限承载力随拉拔荷载增大而减小;钢筋抗浮锚杆的Q-S曲线为双折线型,存在明显的拐点,产生拐点的原因是拉拔荷载达到材料屈服强度,而GFRP锚杆无明显屈服阶段,故其Q-S曲线近似线性分布;在分析比较3种描述锚杆Q-S曲线的数学模型的基础上,发现指-幂函数模型能较好地拟合两种不同材质抗浮锚杆的Q-S曲线,能够精准预测GFRP筋及钢筋抗浮锚杆与基础底板的极限抗拔力和滑移变形.研究成果将为GFRP筋在抗浮工程中推广应用奠定基础.     

GFRP抗浮锚杆在混凝土底板中锚固特性现场试验

玻璃纤维增强聚合物(GFRP)材料因其抗拉强度高、质量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰、易切割等优点,受到越来越多的重视,但弯折后的力学性能有待研究。本文基于6根GFRP抗浮锚杆和6根钢筋抗浮锚杆的现场足尺拉拔破坏性试验,研究了不同形式GFRP抗浮锚杆在混凝土底板中的受力特性与变形规律。试验结果表明:弯曲处理对提高GFRP抗浮锚杆极限承载力不利,且随着弯折长度的增加,极限承载力降低程度增大,但弯曲处理可以有效限制抗浮锚杆在底板中的位移,且弯折长度越长,位移限制效果越明显。此外,通过引入抗浮锚杆弯曲处理影响系数就弯曲处理对于GFRP抗浮锚杆承载力与滑移量影响进行讨论,并提出了需进一步研究的问题。     

GFRP锚杆锚固特性研究

通过玻璃纤维增强塑料（GFRP）锚杆与水泥砂浆之间的粘结强度试验,研究了GFRP锚杆的锚固特性．包括不同强度等级砂浆对粘结强度的影响和GFRP锚杆直径对锚杆拉拔性能的影响．采用理论分析方法,研究了GFRP锚杆表面沿锚固长度方向的应力分布,获得了锚杆轴力和粘结应力沿杆长的分布规律．并采用数值模拟方法对结果进行了验证．     

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。     

全长黏结岩石GFRP抗浮锚杆变形特性分析

以弹性理论为基础,研究了全长黏结岩石GFRP抗浮锚杆的变形组成和变形特征。在第二界面剪应力呈倒三角形分布模式的基础上推导出锚固体的弹性变形,因抗浮锚杆的荷载传递机理与抗拔桩一致,通过引入剪切位移模型,推导出锚固体顶端紧贴第二界面周围岩土体的变形。提出"全变形"的概念,比以往仅考虑抗浮锚杆在拉拔试验中上拔量的做法更合理,更能反映GFRP抗浮锚杆的变形全貌。结合实测结果求取抗浮锚杆全变形并与现有研究成果比较发现,工作荷载作用下,GFRP抗浮锚杆全变形较小,但在长期服役下的GFRP抗浮锚杆,其蠕变变形占全变形的比例较大,对抗浮结构的变形影响显著。研究结果可为GFRP抗浮锚杆的理论分析与工程应用奠定基础。     

抗浮锚杆承载性能研究进展

随着中国城市化建设步伐的加快,城市地下空间开发利用已成为热潮,相应的建(构)筑物基坑越来越深、基础埋深不断加大,特别是在地下水丰富且水位较高的地区,结构自身荷载不能有效抵抗地下水浮力时,随之而来的抗浮问题得到了社会的广泛关注。与传统解决建(构)筑物抗浮问题的技术方法相比,抗浮锚杆以单点受力小、地层适应能力强、应力分散、施工速度快、成本低等优点倍受工程界的青睐。对抗浮锚杆的发展历史、锚固性能、应力传递机制等相关研究进行归纳总结,讨论当前抗浮锚杆研究中的不足,并对抗浮锚杆的发展提出建议。     

浅谈锚具静载锚固试验

钢绞线-锚具应具有可靠的锚固性能,足够的承载能力和良好的适用性,以充分发挥预应力钢绞线的强度,在施工中实现安全张拉作业。通过探讨锚具静载锚固试验过程、进而分析影响因素,为检测单位、生产厂家、施工单位提供一些参考。     

全长黏结GFRP抗浮锚杆荷载分布函数模型研究

基于荷载传递法理论与Kelvin问题的位移解,进一步推导全长黏结GFRP(glass fiber reinforced plastics)抗浮锚杆在轴向拉拔荷载作用下轴力沿锚固深度的分布函数。为验证该理论应用于GFRP抗浮锚杆的合理性,借助植入式光纤光栅传感技术,对2根同型号GFRP抗浮锚杆进行现场拉拔破坏性试验。研究结果表明:根据荷载传递法与Kelvin位移解得到锚杆轴力与剪应力分布函数曲线形式与试验结果相近,说明该理论合理;孔口锚固体的开裂导致锚杆轴力及剪应力分布曲线试验值主要分布范围比理论值的更大;由于试验过程中岩土体位移较小,锚杆的剪应力分布曲线形式较理论值呈现"矮胖"的特点。此外,对锚杆轴力、剪应力理论分布函数曲线进行修正后的结果与试验结果吻合度显著提高。     

全长黏结岩石抗浮锚杆承载性能现场试验

抗浮锚杆具有地层适应能力强、锚固力高、造价低、工期短等优点,具有广阔的工程应用前景.开展了4组13根岩石抗浮锚杆的极限抗拔承载试验,在1根试验锚杆上安装光纤光栅应变传感器进行应力测试,所有试验锚杆均加载至极限破坏状态,从荷载-锚固体顶面位移曲线、锚筋轴力分布、锚筋剪应力分布规律及界面黏结强度等方面进行了分析.结果表明,抗浮锚杆主要出现锚筋-锚固体界面剪切滑移破坏、锚固体-周围岩体界面剪切滑移破坏及锚筋拔断3种破坏形态.试验条件下,黏结长度为2.0 m的抗浮锚杆其极限抗拔承载力为240 kN,黏结长度不小于3.0 m的抗浮锚杆其极限抗拔承载力不低于320 kN,承载力高、变形小,能够满足抗浮要求.锚筋轴力自上而下逐渐衰减,锚筋在距锚固体顶面3.0 m以下范围内不受力,建议中风化花岗岩中抗浮锚杆的黏结长度设计值取3.5～4.0 m.锚筋剪应力沿深度呈先增大后减小的趋势,在距锚固体顶面0.45 m的位置达到峰值,约为2.7 MPa.锚筋-锚固体界面平均黏结强度为1.14～1.36 MPa,锚固体-岩土体界面平均黏结强度为0.28～0.37 MPa.     

浅析锚具式精轧螺纹钢筋复合抗浮锚杆施工技术

本文主要介绍了海晟国际大厦工程地下室主楼外采用的锚具式高强精轧螺纹钢筋复合抗浮锚杆施工技术,针对锚具式精轧螺纹钢筋复合抗浮锚杆的特点,有效地进行施工工序和施工质量控制,保证了抗浮锚杆的顺利施工。     

抗浮锚杆受力特性试验研究进展

随着基础埋深不断加大,建(构)筑物的抗浮问题愈加严重,抗浮锚杆在城市建设中得到了广泛应用。充分掌握抗浮锚杆的受力特性并厘清抗浮锚杆在长期荷载作用下力学性能的动态演化规律是保证抗浮结构安全、可靠的前提。为此,围绕抗浮锚杆的工作原理、应力传递机制、承载特性以及蠕变性能等方面分析和评述国内外的相关研究现状。首先从抗浮锚杆的工作原理、破坏形式出发,分别对纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)抗浮锚杆和钢筋抗浮锚杆应力传递机制进行讨论和对比分析;从理论计算、试验研究与数值模拟三个方面对抗浮锚杆的承载特性进行阐述;进而对抗浮锚杆处于长期荷载、循环荷载作用下的蠕变性能进行归纳总结。最后梳理了抗浮锚杆在工程应用中存在的不足,同时为非金属抗浮锚杆在侵蚀环境中的服役性能提出了研究与发展方向。     

玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆的临界锚固长度计算

考虑到抗浮锚杆的工作机理与抗拔桩相似的特性,基于理想同心薄壁圆柱体剪切模型及抗浮锚杆剪应力分布简化模型,推导出GFRP抗浮锚杆的临界锚固长度的解析式,并以工程实例检验该方法的合理性。研究结果表明：本文提出的GFRP抗浮锚杆临界锚固长度解析计算方法是可行的,将理论临界锚固长度的2/3作为GFRP抗浮锚杆实际锚固长度参考值,可以在保证承载性能的前提下提高材料利用率。GFRP抗浮锚杆临界锚固长度理论值随锚杆杆体-岩土体弹性模量比值的增大而增大,但在该比例逐渐变大的过程中,临界锚固长度增长幅度逐渐降低。此外,增加杆体半径亦可提高理论临界锚固长度。研究结果可为GFRP抗浮锚杆的推广使用提供理论依据与实践参考。     

从抗浮锚杆看抗浮设计方案

随着社会经济的日益发展,民用建筑设计中,筏板基础设计和裙楼纯车库抗水板基础设计日益增多,基础埋深的日益加深,在地下水位较高的区域,地下室抗浮稳定性和浮力对底板产生弯矩和剪力等问题对结构安全产生的影响日益突出。笔者经过多年在施工现场的施工经验和多个项目有关抗浮设计的施工,对抗浮方案关于施工工艺、技术特点、适用范围和造价成本等方面进行了分析和对比。     

夹片式锚具锚固性能综合分析

影响夹片式锚具锚固性能的因素不仅与锚具本身质量有关,还与其他各种因素有关,本文就夹片式锚具性能的各种影响因素,进行了综合分析,如钢绞线影响等。     

抗浮锚杆的设计及受力性能分析

对一受水浮力较大的地下建筑采用抗浮锚杆法进行抗浮设计及受力分析。首先基于刚性基础底板的条件下,估算确定了抗浮锚杆的承载力特征值和平面布置;然后通过有限元模拟计算抗浮锚杆的拉力,并与估算结果对比分析,结果表明:估算方法由于没有考虑基础底板竖向变形而使设计存在安全隐患;最后通过有限元计算分析了抗浮锚杆的抗拉刚度和基础底板厚度对其受力性能的影响;适当降低抗浮锚杆的抗拉刚度和加大基础底板的厚度能够使其受力更加合理。     

FRP锚杆灌浆锚固料性能的试验研究

为研究纤维增强复合塑料锚杆锚固料的性质及其工程应用的可行性,对不同配合比的纤维增强复合塑料锚杆锚固料的抗压强度、抗冻、抗渗等参数进行了测试,优选5组配合比,对不同直径的玻璃纤维锚杆和玄武岩纤维锚杆进行了30 cm深度的锚固拉拔试验。试验结果表明:优选的配合比具有较好的施工性,能自密实,达到C35^C45,F150,P6级别;适量掺加钢纤维或玻璃纤维有利于提高锚固料的抗压强度和锚固性能;试验的纤维增强复合塑料锚杆破坏模式均为拉拔仪与纤维增强复合塑料锚杆接触部位的挤压破坏,表面形状对纤维增强复合塑料锚杆的极限抗拉强度有一定影响,纤维增强复合塑料锚杆单位表面积的极限抗拉强度为4.0C45,F150,P6级别;适量掺加钢纤维或玻璃纤维有利于提高锚固料的抗压强度和锚固性能;试验的纤维增强复合塑料锚杆破坏模式均为拉拔仪与纤维增强复合塑料锚杆接触部位的挤压破坏,表面形状对纤维增强复合塑料锚杆的极限抗拉强度有一定影响,纤维增强复合塑料锚杆单位表面积的极限抗拉强度为4.0⁶.5 MPa,可达到工程应用的相关要求。     

不同锚具锚固高强钢绞线性能的分析

随着钢绞线与钢绞线网加固在实际工程中的应用,为了锚固住钢绞线,该工程领域出现了多种类型的锚固构件。本文通过试验分析不同锚固构件对钢绞线锚固性能的影响,筛选出较优的锚固构件,为钢绞线及钢绞线网加固的进一步推广和研究提供参考依据。试验数据的分析结果表明,八字型铝扣的力—力矩曲线最为稳定,U型玛钢卡扣表现最差;再依据锚具性能的分析结果,选用八字型铝扣制作试件进行模拟施工张拉实验,通过分析力与伸长值、力与力矩之间的变化关系,推导出张拉钢绞线的力—伸长值、力—力矩计算公式。