GFRP筋材替代钢材锚固高边坡应用试验

锚杆是高速公路边坡加固工程常用的一种方法,普通的锚杆材料多选用钢材。在长期的复杂地质环境下,钢筋锚杆常由于受腐蚀而使作用减弱。而GFRP筋材具有强度高、质量轻、抗冲击、耐腐蚀等优点。该文通过GFRP筋材替代钢筋加固高边坡的应用试验,监测了被加固坡体的变形过程和稳定状态。以及加固结构中的GFRP锚杆和与其相邻位置的钢筋锚杆的应力变化过程。经分析表明。GFRP锚杆加固能有效约束边坡整体变形。起到与钢筋锚杆加固效果相近的作用,可以使用GFRP锚杆替代钢筋锚杆加固高边坡。     

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。     

纤维增强复合材料的耐久性实验分析

论文通过探讨腐蚀环境带给纤维增强复合材料耐久性的影响,通过借助于浸水试验、冻融试验、湿热试验进行探讨,认为性能较好的是碳纤维增强复合材料,基于暴露条件下并没有改变力学性能。耐久性最差的是玻璃纤维增强复合材料,不仅仅和水环境和碱环境有着直接的影响,同时和湿热环境以及冻融循环也有着直接的影响。浸水试验之后,GFRP抗压强度逐渐降低,极限应变也降低,但是弹性模量没有出现任何改变,水虽然可以脆化玻璃纤维,但是在浸水试验之后,没有改变力学性能。冻融循环试验之后,降低了极限应变和抗拉强度,没有改变弹性模量,可以说冻融循环过程脆化了纤维材料。关于湿热老化环境的影响而言,改变了GFRP抗拉强度和弹性模量,同时也改变了极限应变。     

GFRP锚杆与常规锚杆在隧道支护中的承载力对比试验

目前隧道内采用的常规锚杆均不能满足隧道设计寿命的要求,尤其在腐蚀性环境中更大大缩短了常规锚杆的使用年限,降低了支护效果,而GFRP锚杆强度高、耐腐蚀等性能均弥补了常规锚杆的不足。为研究其在隧道支护体系中的承载力性能,结合具体工程在现场Ⅳ、Ⅴ级围岩开展了拉拔力作用下GFRP锚杆和常规锚杆的受力特性对比研究。结果表明:GFRP锚杆在拉拔力作用下其杆体受力远远小于其抗拉强度极限,且外荷载对GFRP锚杆的影响深度小于其对常规锚杆的影响深度,验证了GFRP锚杆用于隧道支护体系的工程可行性。但锚固材料和锚固质量对GFRP锚杆杆体受力影响较大,为确保GFRP锚杆的实际应用效果,现场应用时应选择恰当的锚固材料并保证锚固质量。     

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锚杆在边坡支护中的应用研究

玻璃纤维增强塑料（简称GFRP）锚杆是一种新型的复合材料。文中通过现场拉拔试验、边坡监测以及工程经济性分析,进行GFRP锚杆在边坡支护中的应用研究。实践证明,采用GFRP锚杆对地质条件复杂、岩体破碎的红砂岩边坡进行支护是可行的,GFRP锚杆具有推广应用价值和广阔的发展前景。     

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。     

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。     

试验环境对Al-Si系压铸合金腐蚀形态及力学性能的影响研究

采用中性盐雾和循环腐蚀2种试验方法，对比不同试验环境对A380、YL113、YL104压铸铝合金的腐蚀形貌、典型腐蚀深度、腐蚀产物及力学性能影响，探究腐蚀产物构成及其腐蚀机理。经504 h中性盐雾和60天循环腐蚀试验后，结果表明，3种压铸铝合金中A380合金的耐蚀性最差，2种试验环境下其抗拉强度分别较试验前降低了31%和38%;YL113合金性能降幅次之，2种试验环境下其抗拉强度分别较试验前降低13%和25%;YL104合金性能降幅最小，2种试验环境下其抗拉强度分别较试验前降低3.6%和1%。3种压铸铝合金发生腐蚀根因在于：基体内各相间电位差及试样表面的潮湿环境构成了电化学腐蚀，导致腐蚀发生。     

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。     

海水侵蚀环境下混凝土力学性能劣化试验

以人工海水为侵蚀介质,采用加速腐蚀试验,对设计强度等级为C35的混凝土试件进行了0、10、20、30、40、50、60次干湿循环试验,检测了海水侵蚀作用对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量及应力-应变关系的影响.试验结果表明,混凝土随着干湿循环次数的增多,其表观质量和力学性能均呈现出不同程度的下降趋势.建立了混凝土随侵蚀循环次数变化的抗压强度折减模型、抗拉强度折减模型和弹性模量的折减模型,为进一步开展混凝土结构在侵蚀离子作用下的力学性能劣化机理与计算模型的研究提供了依据.     

交变应力与环境耦合作用下拉索腐蚀疲劳损伤机理研究

通过开展室内盐雾加速腐蚀试验,研究分析了各种应力状态下腐蚀钢丝的腐蚀失重量及弹性模量、抗拉强度等力学性能的变化,得出腐蚀钢丝各种力学性能中断后伸长率对疲劳腐蚀最为敏感的结论。在试验开展的基础上,以细观损伤力学为研究手段,并结合断裂力学强度准则,分析了环境腐蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀各自的特征、机理。腐蚀斜拉索的腐蚀疲劳损伤主要是由于腐蚀造成的钢丝表面的蚀坑,进而导致应力集中现象,加之氢致开裂,导致裂纹不断萌生、发展,研究分析了应用腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值作为点蚀坑向腐蚀疲劳裂纹转化的判据的方法,并通过数值手段,分析了钢丝全面腐蚀、表面蚀坑深度、蚀坑形状和蚀坑纵向净间距对钢丝应力分布状态和疲劳寿命的影响。     

悬索桥主缆镀锌钢丝腐蚀过程及抗力变化试验研究

为了确定悬索桥主缆镀锌钢丝的剩余抗力和腐蚀外观之间的对应关系,采用中性盐雾试验对16组(共320根)镀锌钢丝试件进行420d的加速腐蚀,观察钢丝的外观腐蚀过程,研究其腐蚀指标随腐蚀程度的变化过程,对腐蚀后的钢丝进行拉伸试验,测试其剩余抗力,并以此为依据对钢丝的腐蚀程度进行分级。结果表明:钢丝的外观腐蚀过程分为镀锌层腐蚀和基体腐蚀2个阶段;钢丝的质量、直径和破断力等指标在镀锌层腐蚀阶段降低较慢,钢丝发生延性断裂,进入基体腐蚀阶段后降低较快,钢丝发生脆性断裂;根据钢丝的腐蚀外观和腐蚀指标、抗力指标的损失,将钢丝的腐蚀分为8个等级,实桥检测时可通过腐蚀外观判断钢丝的剩余抗力。     

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。     

喷漆车身涂层质量稳定性测试研究

汽车涂装对车身外观、耐腐蚀老化、光泽和颜色等方面的性能具有重要影响,涂层质量是评价整车质量的直观指标。由于涂层缺陷而导致的腐蚀损坏会严重影响汽车的质量和声誉,北京奔驰作为年产几十万辆的豪华车企业,在生产中通过系统的措施保证喷漆车身的涂层达到防腐和外观要求,并持续保持生产质量的稳定。文章以北京奔驰某喷漆车间的一次车身涂层质量稳定性测试为例,通过盐雾试验、室外曝晒和机械性能测试等系统地监控喷漆生产线的质量稳定性。     

GFRP筋混凝土板疲劳损伤分析

通过5个长为1600mm、截面尺寸为450mm×100mm的GFRP筋混凝土板进行试验,其中1个板进行静力加载试验,另外4个板进行疲劳加载试验,研究了应力比对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋混凝土板疲劳性能的影响,并在此基础上,基于Palmgren-Miner和Carten-Dolan两种理论,进行了GFRP筋混凝土板正截面疲劳损伤理论分析。结果表明,与Palmgren-Miner理论分析结果相比,Carten-Dolan理论对GFRP筋混凝土板疲劳寿命的预测结果更接近于试验结果并偏于保守。     

洞庭湖大桥型钢锚固系统新型隔离防护体系试验及运用

悬索桥锚碇锚固系统锚杆型钢绝大部分埋置在锚碇混凝土中,为不可检查、不可更换构件。由于锚碇大体积混凝土不可避免生产孔隙及微裂纹,外界腐蚀介质与水气等易以此为通道接触锚碇型钢,引起腐蚀隐患。该文对锚杆的各种隔离防护方案开展了防腐性能试验及隔离效果试验,结果表明:硫化型橡胶密封剂具有良好的耐腐蚀性;硫化型橡胶密封剂及PEF泡沫材料均具有良好的隔离效果。根据试验结果设计了洞庭湖大桥锚固系统型钢防护隔离方案,提出对锚杆采用1.5mm硫化型橡胶密封剂+4mmPEF材料进行防护的方案,既能保证锚固系统型钢的长期防护效果,又适应锚固系统受力变形需要。对锚杆接头及锚杆出口位置进行了相应特殊设计。     

人工气候下腐蚀预应力钢绞线的力学性能研究

为了研究腐蚀预应力钢绞线的力学性能,通过人工气候试验箱获取了腐蚀预应力钢绞线样本,进而开展静力拉伸和电镜扫描试验,分析腐蚀对预应力钢绞线屈服强度、极限强度、极限应变及弹性模量的影响,探讨腐蚀预应力钢绞线微结构和断口变化特征,并在此基础上建立了腐蚀预应力钢绞线本构关系模型。研究结果表明:腐蚀对钢绞线力学性能的影响随着腐蚀程度而逐渐发生改变。在腐蚀率较低的情况下,钢绞线的极限应变随腐蚀率的增加近似地线性降低,极限强度轻微下降,腐蚀对钢绞线弹性模量与屈服强度影响较小;当腐蚀率增大到临界值后,钢绞线的极限应变减少较大,具有明显脆性失效特征,但对弹性模量与屈服强度的影响依然较小。钢绞线轻度腐蚀时,其本构模型可用弹性-硬化双线性模型表征,当腐蚀率超过临界值时,其本构关系转变为单线性模型。