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.     

碳纤维增强复合材料黏结型锚固体系弯拉性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）黏结型锚固体系的弯拉性能,对设计的锚固体系试件进行了10组轴向拉伸试验与12组弯拉试验。在锚固体系优化基础上研究了CFRP筋直径、弯曲半径改变下试件的极限承载力、破坏模式、锚固效率及CFRP筋荷载?应变关系。结果表明,锚固体系的弯拉承载力折减量系数随CFRP筋弯曲半径的增大而减小,CFRP筋直径越大试件承载力折减量系数越大,并且CFRP筋横向约束有利于弯拉极限承载力的提高。此外,CFRP筋荷载?应变曲线的非线性变化是试件失效前的典型特征。弯曲半径和CFRP筋直径的比值与锚固效率系数为线性关系,比值在2.4‰以下时试件的弯拉锚固效率系数小于80%,试件呈不均匀断裂和剪切的破坏形式。     

玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁端部锚固试验研究

进行了6根玻璃纤维布(GFRP)加固的钢筋混凝土梁梁端锚固试验和3根对比梁的试验研究．试验中变化的参数为混凝土强度等级、配筋率、加固量、剪跨比．针对不同的加固层数采用了端部U型箍、剪跨区内U型箍、剪跨区内U型全包3种梁端锚固形式．分析了梁端锚固形式对玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁破坏形态及极限荷载的影响．试验结果表明,经玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力提高较多,加固效果明显,梁端有无锚固条对加固梁的极限荷载及破坏形态有显著影响．对于剪跨比小的加固梁,梁端锚固条不仅可以防止发生剥离破坏,而且还改善了梁的延性．     

装配式混凝土剪力墙水平拼缝U型闭合筋连接抗震性能试验研究

为综合评价水平拼缝U型闭合筋连接的装配式混凝土剪力墙抗震性能,对其足尺试件进行了低周反复荷载试验并与现浇试件对比.试验结果表明:对于破坏形态,U型闭合筋连接试件与现浇试件基本相同;由于水平拼缝的存在,U型闭合筋连接试件的受力全过程的表现形式与现浇试件不相同;两者滞回曲线均较饱满,骨架曲线走势基本一致,耗能能力接近;两者极限位移角分别为1/46和1/49,位移延性系数均为4,满足延性要求;U型闭合筋试件较现浇试件初期刚度、开裂荷载有所降低,但峰值荷载承载能力提高.装配式混凝土剪力墙结构水平拼缝采用合理构造可以达到与现浇结构相当的承载能力、延性以及抗震耗能能力.     

不同种类FRP加固混凝土梁加固效果试验研究

选取6根不同种类的纤维布(FRP)加固的钢筋混凝土试验梁进行研究,分析对比了用玄武岩纤维布(BFRP)、碳纤维布(CFRP)和玻璃纤维布(GFRP)加固的钢筋混凝土梁的不同加固效果,讨论了初始预损伤及不同U形箍筋的布置方式对纤维布加固效果的影响;通过试验梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度及纤维布应变等参数,对粘贴纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能及破坏特征进行了分析.对比研究结果表明碳纤维布加固梁的承载力和延性提高最大,玄武岩纤维布用于加固的性价比最优,初始预损伤对加固效果影响不大,而沿全梁横向布置U形锚固形式并不能有效发挥纤维布的抗拉性能.     

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。     

土工布加筋土界面摩擦特性试验研究

以延安新机场黄土高填方为依托,以工程实际使用的土工布作为筋材,采用与西安亚星土木仪器有限公司共同研制的土工合成材料试验机,进行了黄土加筋土的直剪试验和拉拔试验,测试了不同压实度条件下筋土界面间的直剪和拉拔强度以及摩擦系数。试验结果表明:1剪切位移与剪应力关系曲线为硬化型,而拉拔位移与拉应力关系曲线为软化型;2土工布与黄土的界面强度在直剪和拉拔条件下均符合莫尔库仑强度理论,土工布与黄土间具有较好的摩擦特性,但相同条件下直剪摩擦系数大于拉拔摩擦系数;3剪切条件下筋土界面强度参数对压实度不敏感,而拉拔条件下压实度对界面粘聚力影响显著。     

夯筑土遗址室内群锚试验系统研发及初试

针对目前已有的群锚拉拔试验系统和土遗址锚固室内试验系统无法改变锚固参数、加载反力影响破坏形式、缺乏有力边界约束的不足,研发了一种夯筑土遗址室内群锚拉拔试验系统.系统由群锚锚固系统、加载系统及数据采集与处理系统构成.试验系统可进行不同锚固参数下的群锚拉拔试验;利用反力架装置解决了拉拔设备在拉拔过程中反力限制土体界面变形的问题;有效模拟出夯筑土遗址的建造工艺与建筑形制.使用新研发的试验系统开展了处于极限条件下的四锚拉拔试验,新研发的试验系统用于夯筑土遗址室内群锚试验具有可行性,仍需要进一步优化改进.     

网格状带齿加筋砂垫层界面特性的细观机理分析

为了研究网格状带齿加筋砂垫层结构筋土界面的细观作用机理,利用颗粒流程序,采用内置clump方法开发了可模拟砂土性状的椭圆形颗粒,建立了筋土拉拔试验的数值模型.与室内试验结果进行对比,分析了拉拔界面剪切带的演变与荷载传递机理.结果表明:在拉拔过程中,齿筋附近出现应力集中现象;相同的拉拔位移下,带齿加筋砂垫层体中的剪切带厚度明显大于加筋黏土体中的剪切带厚度,且剪切带的形状也发生了明显改变;齿筋的贡献度随拉拔位移的不同而有所差异,且每根齿筋的贡献度也不一致.     

考虑土体变形与界面剪切耦合作用锚杆拉拔响应

针对土层锚杆在拉拔荷载作用下的轴向变形问题,考虑锚杆周边土体变形与锚-土界面剪切的耦合作用,建立了表征锚杆锚固体荷载传递机理的有限差分物理模型。通过数值编程求解该模型,获得了不同拉拔荷载水平下的锚杆轴向变形和土体剪切变形的解答,从而明确了锚固体在拉拔过程中荷载变形曲线和沿杆体长度方向的轴力分布规律。方法与荷载传递方法和剪切位移法等对某实际工程中灌浆锚杆案例进行分析,将各方法所获解答与实测数据进行了对比分析。结果表明:考虑土体变形与界面剪切耦合的模型可以获得与实测数据更为吻合的荷载位移曲线和轴力分布,验证了该模型的优越性和准确性。     

玄武岩纤维锚杆加固岩体的夹持效应

新型锚杆与新型锚固体系研究在边坡锚杆支护手段优化中有广阔前景。通过玄武岩纤维复合筋材替代传统钢锚杆,将隧道锚夹持效应进行拓展,提出交叉式布置玄武岩纤维锚杆锚固体系,推导交叉式锚杆锚固体系界面荷载的控制方程,并对该结构的加固岩体的加固效果进行有限元分析。结果表明：交叉式锚杆中部受到夹持效应影响,锚-岩界面应力达到峰值,带动周围岩体共同承受拉拔荷载。荷载响应初期锚杆夹持效应并不明显,当锚杆进入非线性位移阶段时,交叉式锚固体系的夹持效应发挥作用,使得该阶段锚固体系的承载能力相较于传统平行锚固体系大幅度提升。交叉式锚杆锚固角对该锚固体系的极限承载能力有较大影响,在工程设计时应进行优化分析确定优势锚固角。     

新管幕构件横向锚固力学特性试验

目的提出一种运用通丝螺纹杆连接的地下新管幕结构,通过试验验证新管幕结构横向锚固构件的锚固性能.方法采用与实际工程相同的锚固试件进行拉拔试验,进而得出不同锚固构件的荷载-位移关系曲线、拔承载力及破坏形态.结果新管幕横向锚杆试验主要产生锚杆拉断与锚杆粘结破坏两种破坏形式.锚杆设置螺母及钢板等措施可以提高抗拉拔力,当锚固长度不小于200 mm时,抗拔力主要取决于锚杆强度.改变拉拔顺序对试件的拉拔力有影响,建议锚杆间距至少要大于300 mm,否则需要考虑"群锚效应"影响.结论通丝螺纹锚杆设置螺母及钢板等措施对增强锚固性能有很大的帮助,且锚杆间距较小时存在群锚效应,这种锚固方法能够满足工程的需求.     

体外预应力FRP筋加固混凝土单向板受弯性能及承载力计算方法

以FRP筋张拉应力和加固量为试验参数,制作了6块混凝土单向板,包括1块对比板和5块体外预应力玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋加固混凝土单向板,分析了体外预应力筋对混凝土单向板受力性能的影响.结果表明,体外预应力FRP筋对混凝土单向板开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有明显的提高.结合本文和已有文献的试验结果,分析了张拉控制应力、FRP筋加固量和加固长度、FRP筋有效高度对混凝土受弯构件性能的影响,提出了体外预应力FRP筋加固混凝土受弯构件承载力计算方法.该方法适用于体外预应力FRP筋加固混凝土梁和单向板受弯构件承载力的计算.     

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.     

AFRP筋混凝土梁受弯承载能力试验研究与理论分析

进行了7根配置芳纶纤维(AFRP)筋或钢绞线的有粘结简支梁受弯承载能力试验,分析了构件的开裂荷载与极限承载能力,考察了平截面假定及AFRP筋灌浆效果.试验研究与理论分析表明:有粘结AFRP筋梁的受载全过程可分为从加载到混凝土开裂,再到非预应力筋屈服,最终达到极限承载力这3个阶段;AFRP筋梁在破坏前的截面转角和变形很大,有明显预兆;AFRP筋梁在开裂前的力学性能与传统混凝土梁没有差别,但其第一类破坏形式(适筋破坏)的极限承载能力计算方法与传统混凝土梁不同.根据截面受力平衡条件和平截面假定推导了该破坏形式的承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好.     

装配式墩头锚固预制楼板力学性能研究

针对装配式钢结构楼板体系,设计研发了墩头锚固预制楼板及其连接件,并进行了1个墩头锚固预制楼板试件和1个现浇楼板试件的静力加载试验.试验结果表明预制楼板为受弯破坏,主要裂缝出现在钢筋墩头和垫板所在位置;现浇楼板为受弯破坏,主要裂缝出现在钢梁边缘与楼板交界处.分析了两个楼板的竖向荷载-跨中挠度曲线、割线刚度-跨中挠度曲线、整体挠度曲线和荷载应变曲线.钢筋墩头锚固可靠,预制楼板可以传递支座负弯矩,设计时可以按照连接板考虑.将试验结果与理论计算结果进行对比,发现理论计算结果与现浇楼板试验结果拟合较好,预制楼板的开裂荷载和极限荷载较理论值小,建议进行预制楼板设计时考虑一定的折减系数.     

钢-混凝土组合沉管结构抗剪机理

以深圳至中山跨海通道沉管隧道设计方案为研究背景,建立沉管节段的精细化非线性有限元模型,进行四点反弯矩剪切试验仿真模拟.结果表明,在隧道横向,横隔钢板和混凝土分别承担斜向拉力和斜向压力,两者形成主要的受力体系;在隧道纵向,混凝土内未发现明显的横向应力分布变化;角钢连接件主要承担格室面板与混凝土间的剪力传递,拉拔作用不明显;在结构弹性状态下,各连接件抗剪刚度相近、剪力分布均匀;连接件附近混凝土开裂后逐步退出工作,但并不影响结构继续承载;剪切破坏过程表现为结构依次发生混凝土弯剪开裂、连接件处混凝土开裂、横隔钢板屈服,最终因混凝土剪切斜裂缝贯通达到结构极限承载力.     

重复加载下抗剪连接件的力学性能试验

通过3组12个抗剪连接试件的单调加载和重复加载推出试验,研究角钢连接件、槽钢连接件和T-PBL连接件的极限承载能力、荷载-位移关系、延性、初始刚度、刚度退化及耗能能力等力学性能.试验结果表明:槽钢连接件的极限承载能力和初始刚度都要优于其他两种连接件;重复荷载下的各试件初始刚度与单调荷载情况相差不大;随着加载循环次数的增加,试件刚度不断减小,槽钢连接件刚度退化比较慢,角钢连接件次之,T-PBL连接件刚度退化最快; T-PBL连接件耗能能力最好,角钢连接件耗能能力最差,且同级荷载下,随着循环次数的增加,试件耗能能力逐渐降低.     

无腹筋RUHTCC梁抗剪性能试验研究

为了探究超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的抗剪性能,以配筋率和剪跨比为参数,对跨中荷载作用下的6根钢筋增强UHTCC(RUHTCC)梁和4根钢筋混凝土(RC)对比梁进行了受弯试验.对比研究了RUHTCC梁的抗剪性能,包括裂缝扩展形态、荷载-挠度曲线、剪切开裂荷载、极限剪切能力以及剪切强度等.试验结果表明,随着配筋率的增大和剪跨比的减小,RUHTCC梁的破坏模式由弯剪破坏转变为剪压破坏,极限剪切承载能力逐渐增大.RUHTCC梁的极限剪切能力约为RC梁的2倍,平均抗剪强度约为UHTCC抗拉强度的0.86倍;RUHTCC梁表现出稳态的多条细密斜裂缝扩展模式,在正常使用极限状态下,其最大裂缝宽度低于0.1 mm.基于RUHTCC梁良好的裂缝控制能力以及较高的富余剪切承载能力,不需设置最小配箍率.     

核心区和柱混凝土强度不等时节点的性能研究

通过 4个框架节点在低周反复荷载下的试验 ,研究了柱混凝土强度比梁高时核心区和柱混凝土强度不等节点(简称夹心节点 )的受力特性及简单易行的加固措施 ,结果表明 ,夹心节点的开裂荷载、抗剪承载力、刚度、延性、抗震性能等比普通节点差 ,在核心区增加X型钢筋是加强夹心节点的有效方法 .并对通用的节点开裂荷载计算公式进行了考虑核心区箍筋影响的修正 ,在参考规范承载力公式基础上提出与 fc 和 fbv有关的节点极限承载力计算公式 .