GFRP锚杆在不同水泥基和接头长度下的力学性能研究.pdf

锚杆在不同水泥基和接头长度下的力学性能研究胡福洪曾纪文贺 浩閤 超陈 锋(武汉地质勘察基础工程有限公司湖北 武汉)收稿日期:作者简介:胡福洪()男湖北武汉人硕士工程师主要从事岩土工程勘察设计、地基与基础设计施工与优化工作摘 要: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()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 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:直径的 锚杆的极限抗拔力为 直径 的 锚杆的抗拔力与锚固长度成正比主要破坏形式为 锚杆被拔出接头试验中 锚杆的抗拔力与接头长度成正比关键词:锚杆水泥基材料锚固长度接头长度力学性能中图分类号:文献标志码:文章编号:():/(.):.()().:引 言土木工程中一个非常重要的技术领域包含岩土锚固技术而核心构件锚杆杆体备受广大工程技术人员的关注 目前应用最广泛的锚杆材料依然为金属材料但其存在造价高、耐腐蚀性差、易污染土地和使用结束后难于清理等问题 为解决金属锚杆带来的问题学者们将锚杆材料的研究方向转为非金属材料 玻璃纤维增强聚合物()锚杆是一种目前受到普遍应用的绿色锚杆材料优点比较突出自重一般是同规格钢筋的/抗拉强度一般不低于同规格的钢筋锚杆在成本、耐腐蚀性等方面也优于钢筋锚杆 早在 世纪初学者 首次在岩土工程中采用了锚杆技术在之后的一个多世纪锚杆技术发展较为迅速 年工程技术人员发现纤维增强复合材料具有良好的抗拉性能经过几十年的研究玻璃纤维增强聚合物()在建筑材料方面取得了重大进展 刘大伟等 研究了玻璃纤维锚杆在隧道中应用系统地探讨了玻璃纤维注浆锚杆的具体施工过程 黄志怀等结合试验研究了 锚杆在不同围岩条件下锚杆结构和锚固体结构破坏机制论证得出 锚杆作为锚杆杆体材料是符合工程实际的这一研究结果也为广大工程技术人员应用 锚杆的推广应用提供了理论依据本文研究了不同直径的玻璃纤维增强聚合物()锚杆在不同水泥基材料中不同锚固长度的力学性能研究了不同直径的玻璃纤维增强聚合物()锚杆在不同长度接头下的力学性能研究形成了一套加强锚具 系统地分析了 锚杆结构破坏机制为 锚杆在混凝土等水泥基材料中的应用提供了充分的基础数据 试验方案 试验材料基体材料:商品混凝土和砂浆人工搅拌水泥浆、等不同直径的玻璃纤维锚杆 试验方案试件为 的短柱短柱的试验方案如表 所示 将玻璃纤维锚杆放置与试件的中心浇筑浇筑完成后按照标准养护方式养护 表 中介绍了接头抗拔试验方案表 短柱试验方案试件类型试验编号直径/锚固长度/冠梁(混凝土)/续表试件类型试验编号直径/锚固长度/砂浆/水泥浆/注:水泥基强度详见试验编号例如 表示 混凝土表 接头抗拔试验方案单位:试件类型试验编号直径接头长度混凝土/试验器材试验采用中空电动液压千斤顶对试件进行抗拔试验采用 传感器和静态应变仪进行数据采集自制锚固装置如图 所示使用两块钢板夹紧半圆钢螺帽通过钢螺帽与玻璃纤维锚杆之间的摩擦力提供抗拔力图 钢夹板示意图图 钢夹板和钢螺帽实物图 试验过程图 为试验装置连接图试验开始时匀速踩动千斤顶加压阀直到玻璃纤维锚杆被拔出或拔断时停止加压读取采集数据并记录图 试验装置连接图 试验结果与分析玻璃纤维筋锚固抗拔试验的破坏形式主要有玻璃纤维筋被拔断和被拔出两种破坏荷载为 玻璃纤维筋接头试验的破坏形式为纤维筋从接头套筒中脱落破坏荷载为 试验现象如图 所示图 玻璃纤维锚杆被拔断图 玻璃纤维锚杆被拔出图 玻璃纤维锚杆接头脱落 玻璃纤维筋锚固试验冠梁(混凝土)中直径 玻璃纤维锚杆均被拔断 直径玻璃纤维锚杆在混凝土试块中中均被拔出砂浆中 直径玻璃纤维锚杆全部被拔断直径 玻璃纤维锚杆在锚固长度小于等于 时均被拔出水泥浆中水泥净浆试块崩裂玻璃纤维锚杆均被拔出表 为 筋锚固试验的破坏荷载表 锚固试验破坏荷载单位:试验/图 为冠梁破坏荷载与锚固长度关系图由图 可知直径 的玻璃纤维锚杆在拔力 左右均被拔断与纤维筋的锚固长度没有关系说明锚固长度为 时混凝土对纤维筋的握裹力大于 直径 的玻璃纤维锚杆的抗拔力随着锚固长度的增大而增大且均被拔出当锚固长度为 时破坏荷载达到 且破坏形式为纤维筋被拔出图 冠梁破坏荷载与锚固长度关系图图 为砂浆破坏荷载与锚固长度关系图由图 可知直径 的玻璃纤维锚杆在拔力 左右均被拔断与纤维筋的锚固长度没有关系说明锚固长度为 时砂浆对纤维筋的握裹力大于 直径 的玻璃纤维锚杆锚固长度小于等于 时的抗拔力随着锚固长度的增大而增大且均被拔断锚固长度 时夹具发生滑脱纤维筋表面发生严重的剥离破坏图 砂浆破坏荷载与锚固长度关系图破坏荷载与玻璃纤维筋锚固长度成正比 当千斤顶对纤维筋的拔力大于水泥浆对纤维筋的握裹力时试件发生破坏 玻璃纤维筋在水泥净浆中锚固的长度越大水泥浆与纤维筋接触面越大产生的握裹力越大即表现为破坏荷载越大 图 为水泥浆破坏荷载与锚固长度关系图图 水泥浆破坏荷载与锚固长度关系图 玻璃纤维筋接头试验表 为接头试验破坏荷载试验结果由表 可知直径 玻璃纤维筋接头长度 接头脱落但纤维筋表面无严重受损破坏脱落 和 接头脱落并且纤维筋表面出现剥离破坏直径 玻璃纤维筋接头长度、和 接头脱落纤维筋表面出现磨损但无剥离脱落现象表 接头试验破坏荷载单位:试件破坏荷载试件破坏荷载/图 为破坏荷载与接头长度关系图由图 可知接头破坏荷载随着接头长度的增加而增大直径 的玻璃纤维筋在接头长度为 和 时破坏荷载大于直径 的玻璃纤维筋 当纤维筋接头长度为 时两种类型的纤维筋破坏形式均为表面磨损但无剥离脱落 此时接头的破坏荷载即为接头套筒与纤维筋的最大摩擦力直径越大的纤维筋表面积越大与套筒产生的摩擦力越大 从接头长度为 和 的纤维筋破坏表面可以得出内径为 的接头套筒与纤维筋的吻合度要大于内径 接头套筒吻合度越大产生的摩擦力越大即破坏荷载越大图 破坏荷载与接头长度关系图 结 论)冠梁(混凝土)中直径 纤维筋在锚固长度 时被拔断抗拔力为 直径 纤维筋的抗拔力随着锚固长度的增长而增大锚固长度 时抗拔力为 且不同锚固长度的纤维筋均被拔出)砂浆中直径 纤维筋在锚固长度 时被拔断抗拔力为 直径 纤维筋的抗拔力与锚固长度的成正比锚固长度 时抗拔力为 且不同锚固长度的纤维筋均被拔出锚固长度 时抗拔力为 夹具出现整体滑脱且纤维筋表面剥离破坏严重)水泥浆中直径、的纤维筋的抗拔力与锚固长度成正比锚固长度为 时对应的破坏荷载为 、)接头试验中直径、的纤维筋的抗拔力与接头长度成正比接头长度为 时对应的破坏荷载为、套筒与纤维筋的吻合度大于 套筒:参 考 文 献:冯君王洋张俞峰等.与钢筋锚杆锚固性能现场对比试验研究.岩土力学():.彭义.筋拉拔模型试验及仿真分析.武汉:武汉科技大学.黄志怀李国维.玻璃纤维增强塑料锚杆设计研究.玻璃钢/复合材料():.贾新.玻璃纤维增强塑料锚杆锚固机理研究.上海:同济大学.胡金星.锚杆锚固性能研究与分析.长沙:中南大学.张舜泉.长期荷载作用下 抗浮锚杆蠕变性能研究.青岛:青岛理工大学.闫莫明徐祯祥苏自约.岩土锚固技术手册.北京:人民交通出版社.朱磊.抗浮锚杆承载性能及变形特性试验研究.青岛:青岛理工大学.():.张乐文汪稔.岩土锚固理论研究之现状.岩土力学():.张景元王海涛金慧等.岩土锚固粘结性能的国内外研究现状.工程建设():.刘汉东高磊李国维.锚杆锚固机理试验研究.华北水利水电学院学报():.():.刘大伟.玻璃纤维锚杆在隧道中的应用.交通世界():.李明华.玻璃纤维锚杆预加固技术在隧道中的应用研究.铁道建筑技术():.黄志怀.不同围岩条件玻璃纤维增强塑料锚杆结构机制现场试验研究.岩土力学与工程学报():.