GFRP锚杆通体变形特性检测试验研究

为了检验玻璃纤维增强(GFRP)筋材是否可以作为岩土边坡钢筋锚杆的替代材料,采用布里渊光时域反射测量(BOTDR)技术检测GFRP锚杆的变形特征。试验研究结果表明,该方法是一种可行的手段,检测结果具有较高的可靠性;所用GFRP锚杆力学性状均一,性能稳定,具有良好的均匀受力性能,且具有很好的线弹性特征。     

BFRP锚杆公路岩质边坡加固工程应用研究

玄武岩纤维复合筋(BFRP)筋材具有极好的工程性能,特别是在抗拉构件中,完全可以替代钢筋。该文依托广东东环高速公路K13+785～K14+060段边坡BFRP锚杆加固工程,采用数值分析方法,研究了BFRP锚杆设计参数,提出BFRP锚杆岩质边坡加固设计方法、施工工艺及检测方法。边坡变形监测表明:采用BFRP筋材锚杆加固岩质边坡是可行的。     

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。     

非预应力BFRP锚杆加固土质边坡设计参数确定试验研究

为研究新型材料BFRP筋作为锚杆的设计方法和设计参数,进行了BFRP筋的拉伸试验、与水泥砂浆的黏结性能试验、耐腐蚀性试验、剪切试验,分析BFRP筋的力学特性。基于钢筋锚杆设计规范和已有的研究成果,给出了非预应力BFRP锚杆加固土质边坡设计参数的取值方法和建议值。通过BFRP锚杆与钢筋锚杆的现场支护对比试验,分析BFRP锚杆的加固效果,验证BFRP锚杆设计的合理性。研究表明,非预应力BFRP锚杆支护设计的抗拉安全系数不应小于1.6(永久锚杆)和1.4(临时锚杆)。BFRP筋抗拉强度标准值为极限抗拉强度的80%,对于锚固常用的BFRP筋(直径≥12 mm)可取为710 MPa。BFRP筋与砂浆的黏结强度标准值等于拉拔试验得到的平均值除以2.1,对于锚固常用的BFRP筋可取为2.8 MPa。设计的BFRP锚杆可以有效地加固边坡,较好地控制边坡位移,且加固效果与钢筋锚杆相当,BFRP锚杆设计合理,采用等强度替代钢筋的方法进行BFRP锚杆支护设计是可行的。     

GFRP锚杆在边坡防护中的应用研究

在高速公路边坡防护中,由于地下水对钢筋的腐蚀作用,对工程防护的耐久性产生较大影响,由此造成边坡失稳,将对国民经济和生命财产造成巨大损失。针对上述问题,主要论证了高强度、耐腐蚀的新型材料GFRP锚杆代替钢筋应用于边坡防护的可行性。采用拉伸试验、剪切试验和弯曲试验等对GFRP锚杆的各项力学性能进行了试验研究,结果表明GFRP锚杆抗拉强度可以达到845 MPa,抗剪强度可以达到187 MPa,三点弯曲强度(跨距300mm)可以达到190MPa。再采用室内拉拔试验对GFRP锚杆与水泥砂浆的握裹力进行探讨,试验结果表明GFRP锚杆与水泥砂浆的握裹力与同等直径的HRB400钢筋锚杆与水泥砂浆的握裹力相近。最后选择江西安远～定南高速公路一个典型的深切边坡,对GFRP锚杆进行现场试验,发现GFRP锚杆在边坡防护中能够达到设计抗拉拔力的要求。综合GFRP锚杆的各项指标可知,GFRP锚杆可以替代同等直径钢筋锚杆用于边坡防护。     

砂浆锚固GFRP锚杆的粘结滑移机理

随着GFRP锚杆材料在工程中的逐渐应用,GFRP锚杆的粘结性能及工作性能也渐渐引起工程人员的重视。现有GFRP筋材的粘结性能研究多集中在小直径筋材、高强度锚固剂和较小锚固长度条件下进行,这与岩土锚固工程的实际情况不太相符。本文研究了大直径锚杆、低强度锚固剂和较长锚固长度情况下GFRP锚杆的粘结-滑移特性和其工作机理。发现GFRP锚杆的粘结-滑移曲线与钢锚杆存在差异并对差异的原因进行了分析。同时对锚杆直径、锚固剂强度及锚固长度对粘结-滑移曲线的影响进行了分析。对比现有粘结滑移模型的特点,基于试验结果建立了砂浆锚固全螺纹GFRP锚杆的粘结-滑移模型,模型与实际锚杆工作吻合较好。     

岩质边坡锚杆(索)框架梁加固的数值模拟

采用一维弹塑性锚索单元及三维弹塑性锚杆单元与三维线弹性梁单元耦合的方法,模拟边坡工程中的锚杆框架、预应力锚索框架以及它们与加固岩体的相互作用,对西攀高速公路K132岩质高边坡加固进行了方案的评价比选。结果表明,与锚杆框架梁相似,无框架的锚杆加固方案能对坡体浅部位移及应力场有所改进,不同的是,锚杆框架能够显著限制坡体表面变形;预应力锚索框架体系中,锚索的布置及预应力设计值在较大范围内显著影响坡体内部的位移及应力场的分布。因此,预应力锚索框架梁方案是提高K132岩质高边坡稳定性的首选方法之一。     

铝合金/GFRP筋近表面嵌入式增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验

为研究铝合金/玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋近表面嵌入式加固混凝土梁的抗弯性能，以加固方式、加固筋类型和加固量为变量，设计了5根钢筋混凝土梁试件进行单调静载试验，重点分析了混凝土加固梁的破坏模式和破坏特征。研究结果表明：采用铝合金筋或GFRP筋嵌入式加固后混凝土梁的受弯承载力均显著提高；加固量相同时，GFRP筋加固梁、铝合金/GFRP筋混合加固梁和铝合金筋加固梁的极限荷载比未加固梁分别提高了105.8%、45.7%和17.5%，但混凝土梁采用GFRP筋加固后延性降低、脆性突出，而采用铝合金/GFRP筋混合加固或铝合金加固后混凝土梁的延性则与对比梁相当；GFRP筋嵌入式加固梁和铝合金筋嵌入式加固梁分别发生了混凝土保护层剥落破坏和加固筋屈服后混凝土压溃破坏，而铝合金/GFRP筋混合加固梁则先是GFRP筋与混凝土保护层发生剥离，之后随着作用跨中位移的持续增大，受压区混凝土发生压溃，破坏过程有两重防线。在试验研究基础上，采用截面分析法给出了嵌入式加固梁抗弯强度的理论计算模型与工程实用模型，计算结果表明：加固梁极限弯矩的试验值与理论预测值之比及与实用模型计算值之比的平均值分别为1.081和1.063，方差分别为0.003和0.005，吻合较好。     

GFRP筋连续配筋混凝土基层沥青路面

连续配筋混凝土基层沥青路面刚中有柔,以刚为主,具有承载能力高、行车舒适性好、路面病害少、易于维修养护等优点,尤其适用于重载交通。但是,该路面结构存在钢筋拉断、钢筋锈蚀的问题。提出用GFRP筋替代传统钢筋,以克服钢筋耐锈蚀性差的缺陷,形成GFRP筋连续配筋混凝土基层沥青路面。     

GFRP锚杆框格梁在高边坡防护中的应用

文章所述深挖路堑锚杆框格梁防护,采用玻璃钢纤维(GFRP)锚杆代替传统的钢筋锚杆,简要阐述GFRP锚杆施工工艺、方法等,以及与钢筋锚杆性能、经济性进行对比。     

配置纤维增强筋的钢-UHPC组合桥面板抗弯性能试验研究

为提升钢-UHPC组合桥面板的结构性能，考虑采用纤维增强筋替代UHPC中的钢筋。为研究配置纤维增强筋的钢-UHPC组合桥面板的弯曲抗裂性能，寻求合理的纤维增强筋，设计、制作4组钢-UHPC组合桥面板试件(抗裂筋分别采用钢筋、CFRP筋、GFRP筋和BFRP筋，每组2个),开展弯曲试验，以钢筋试件为参照，对比3类纤维增强筋试件的挠度、应变和裂缝发展规律。结果表明：各类试件的荷载～挠度曲线、荷载～应变曲线和荷载～最大裂缝宽度曲线的发展均与抗裂筋的力学性能密切相关；抗裂筋的弹性模量决定了钢-UHPC组合桥面板试件的抗弯刚度和裂缝控制能力，CFRP筋具有与钢筋相当的弹性模量，故其抗弯刚度大、裂缝控制能力强，而GFRP筋和BFRP筋弹性模量显著小于钢筋，故其裂缝控制能力较差；抗裂筋的抗拉强度决定了钢-UHPC组合桥面板试件的抗弯承载力，3类纤维增强筋的抗拉强度均高于钢筋，故其极限承载力均高于钢筋试件。为确保钢-UHPC组合桥面板的抗裂性能，建议必要时采用CFRP筋替代钢筋。     

锚喷加固边坡开挖过程锚杆轴力变化规律分析

结合某道路高边坡锚喷加固工程,通过数值模拟和现场测试结果,讨论了支护时机与锚杆轴力的相互关系,分析了开挖过程中锚杆轴力的变化特征,指出及时支护时锚杆轴力比滞后支护时锚杆轴力大,下阶坡体开挖时上阶锚杆轴力会产生突变。     

新型大直径GFRP筋锚具设计及试验研究

针对单根大直径GFRP筋因体表比过大难以锚固的问题，对已有黏结楔式锚固体系作出改进，将直接浇筑于锚筒和筋材之间的黏结介质替代为环氧树脂并在装配前进行预制；在环氧树脂楔块与锚环之间设计锥角差以消除加载端的剪切效应。通过理论分析新型锚具的受力机理，推导出锚具内力的分布规律以及锚具承载能力估算公式，从而为设计尺寸提供依据；利用有限元软件ABAQUS对9组不同内坡角和锥角差的新型锚具进行受力模拟，得到一组最优设计参数使锚固系统承载力达到最大，据此制作实体锚具对Φ32 mm的GFRP筋材进行静力拉伸试验。结果表明：新型锚具的设计参数相互影响，锥角差显著影响内部结构受力，锥角差越大锚具承载力越大，但过大锥角差可能会产生过大径向压力从而对楔形体造成破坏。内坡角越大锚具承载力越大，但过大的内坡角会导致筋材所受夹持力过小从而发生整体滑脱破坏；以锚筒长度235 mm为例，其最优的内坡角可取10%，锥角差取0.5°；预制楔形块的轴向刚度和强度对新型锚固体系的影响巨大，楔形块加入轴向FRP筋可防止黏结介质拉裂，从而有效提高内部结构的整体工作性能；新型锚具能够将复杂应力状态后移至有效锚固区后部分，避免了加载端的剪切效应，在有效锚固段受力始终均匀变化，可充分发挥GFRP大直径筋材抗拉能力；以Φ32 mm的GFRP筋材为例，极限承载力可达629.4 kN，远超GFRP筋材标准承载力，最高锚固效率达到139.9%，破坏方式主要以炸丝为主，静力锚固性能可靠。     

锚杆格构梁在高边坡支护工程中的应用

锚杆格构梁作为道路高边坡加固防护的一种新型技术方案,将锚杆和格构梁相互协调共同作用,形成其独特的结构受力特点。文中结合一条道路(河道)高边坡加固工程,对锚杆格构梁加固高边坡进行设计,并对采用该方法加固支护前后边坡的稳定性进行了分析对比。     

GFRP筋混凝土柱抗震性能试验

为了掌握GFRP筋混凝土柱的抗震性能,通过5根全GFRP筋混凝土柱和1根混合配筋混凝土柱的低周反复加载试验,研究了体积配箍率、轴压比对GFRP筋混凝土柱抗震性能的影响,分析了混凝土柱抗震破坏形态和过程、滞回特性、变形与耗能能力、强度退化和刚度退化等特征。分别采用延性系数和综合性能指标2种延性评价方法评价其抗震性能,并进行对比。将抗弯承载力试验值与加拿大CAN/CSA-S806-12、美国ACI 440.1R-15和中国GB 50608—2010规范计算值进行了对比。在已有研究成果基础上,结合试验得出的骨架曲线进行分析,提出了全FRP筋混凝土柱理论骨架曲线的计算方法。研究结果表明:全GFRP筋混凝土柱最终因混凝土压碎和GFRP纵筋断裂而破坏,混合配筋混凝土柱因混凝土压碎和钢筋纵筋屈服而破坏,所有试件均未发生GFRP箍筋破坏且GFRP箍筋能够在试验过程中一直对混凝土提供有效约束;全GFRP筋混凝土柱的滞回曲线捏缩效应更加明显,且耗能能力稍低于混合配筋混凝土柱;采用传统的延性系数方法评价GFRP筋混凝土柱的抗震性能存在一定的局限性,而综合性能指标可全面反映GFRP筋混凝土柱较高的承载力和变形性能,且综合性能指标随体积配箍率增大、轴压比减小而逐渐增大;3种规范的抗弯承载力计算值均小于试验值,美国ACI 440.1R-15规范计算值安全储备最高。所建立的理论骨架曲线与试验骨架曲线总体上较为吻合。     

GFRP筋与混凝土黏结性能试验研究v

为研究玻璃纤维增强复合材料筋(glass fiber reinforced polymer bars, GFRP 筋)与混凝土的黏结性能及破坏模式,进行了9 组 GFRP 筋与混凝土的单向拉拔试验。试验设计中考虑了GFRP 筋锚固长度、GFRP 筋直径及混凝土强度的变化对GFRP 筋锚固性能的影响。试验结果表明: GFRP 筋与混凝土间的黏结强度随筋材锚固长度及混凝土强度的增加而显著提高;对于筋材直径为12 mm 的试件,其峰值荷载由锚固长度30 mm 对应的24. 4 kN 增加至锚固长度120 mm 对应的71. 5 kN;对于相同几何构造特征的试件 (S-4, S-8 及S-9),其峰值荷载由C30 对应的55. 4 kN 增加至C50 对应的71. 5 kN;此外,试件的破坏模式随筋材直径及锚固长度的增加由筋材受拉断裂转变为筋材拔出破坏或混凝土劈裂破坏;试验所得的试件荷载-滑移曲线表现出典型的4 阶段受力破坏特征,分别为微滑移段、滑移段、下降段和残余段。研究成果可为GFRP 筋在混凝土结构中的应用提供参考。     

梅河高速公路类土质高边坡防护设计与施工

梅河高速公路K10 310-K10 605段路堑高边坡地处坡残积亚粘土和全风化粉砂岩层,针对这种剥蚀残丘区的类土质边坡,采用锚杆格梁支护,预应力锚索加固、拱形骨架和喷播植草的综合防护方案,取得了良好的防护效果。本文对类土质高边坡加固的设计与施工作了介绍。     

GFRP筋与混凝土黏结性能试验研究

为研究玻璃纤维增强复合材料筋(glass fiber reinforced polymer bars, GFRP筋)与混凝土的黏结性能及破坏模式,进行了9组GFRP筋与混凝土的单向拉拔试验。试验设计中考虑了GFRP筋锚固长度、GFRP筋直径及混凝土强度的变化对GFRP筋锚固性能的影响。试验结果表明:GFRP筋与混凝土间的黏结强度随筋材锚固长度及混凝土强度的增加而显著提高;对于筋材直径为12mm的试件,其峰值荷载由锚固长度30 mm对应的24. 4 kN增加至锚固长度120 mm对应的71. 5 kN;对于相同几何构造特征的试件(S-4,S-8及S-9),其峰值荷载由C30对应的55. 4 kN增加至C50对应的71. 5 kN;此外,试件的破坏模式随筋材直径及锚固长度的增加由筋材受拉断裂转变为筋材拔出破坏或混凝土劈裂破坏;试验所得的试件荷载-滑移曲线表现出典型的4阶段受力破坏特征,分别为微滑移段、滑移段、下降段和残余段。研究成果可为GFRP筋在混凝土结构中的应用提供参考。     

基于有限元强度折减法的路堑高边坡稳定性分析

为研究不同工况下高边坡的变形及稳定性,依托某高边坡工程,根据强度折减法的理论,采用有限元数值模拟和现场监测相结合的手段,对比分析天然工况、开挖未支护及支护加固工况对高边坡稳定性的影响。结果表明:对高边坡进行开挖但未支护,安全系数由天然状态的1.33减小为1.20,处于不稳定状态,采用预应力锚杆支护后安全系数增大至1.65,同时由坡脚至坡顶贯通的塑性区向后发展;有限元数值模拟结果显示锚杆+框格梁的支护方案安全系数比预应力锚杆支护小,整体位移比预应力锚杆大,后者的支护效果明显优于前者;高边坡自上而下各测点现场监测的累计位移呈现增长—缓慢增长的变化趋势,数值模拟高边坡整体最大位移为20.47mm,与实际预应力锚杆支护整体最大位移21.00mm相差0.53mm,有限元计算的结果与现场监测的高边坡侧向位移基本吻合。因此,在施工过程中,要对高边坡进行动态监测,及时布置支护结构,加固坡脚。