玄武岩纤维增强锚杆加固混合土室内拉拔试验研究

玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）质量轻、强度高、耐久性好,将该材料用作锚杆可有效解决传统钢筋锚杆的腐蚀问题,在恶劣环境下的工程建设中具有广阔的应用前景.本文以广泛存在于西南山区的崩坡积混合土为对象,通过室内拉拔试验研究了锚杆类型、锚杆直径、锚固长度以及灌浆体直径等因素对极限拉拔荷载和界面剪应力的影响,并对锚固体系的破坏模式以及应力分布规律进行了分析.研究结果表明：混合土中BFRP锚杆破坏模式均为沿灌浆体与土体界面的剪切破坏,BFRP锚杆与钢筋锚杆的抗拔承载性能基本一致,实际工程可以使用BFRP锚杆直接替代钢筋锚杆;BFRP锚杆拉拔荷载位移曲线呈三阶段形式,弹性临界荷载为极限荷载的20%～28%,试验条件下锚杆的极限承载力与锚固长度、灌浆体直径成正比关系;灌浆体环向裂缝使锚杆的轴向应力沿杆体呈单峰形式分布,同时使锚固段前部的应力集中程度降低;混合土中灌浆体直径越大则界面强度越低,直径从90 mm增大为110 mm,界面强度降低约8%.     

拉拔荷载下黄土隧道锚杆受力特性模型试验研究

自制室内模型试验箱,利用微型锚杆拉拔仪研究了拉拔荷载作用下不同锚固体长度下黄土锚杆与土体界面剪应力分布规律,试验结果表明拉拔荷载作用下黄土围岩锚固体最大剪切应力出现在距锚头25倍锚固体直径区段内,锚固体长径比为110以上时,锚固体中后部剪应力才能得到发挥。此结论与基于Mindlin问题的位移解得出的拉拔荷载作用下黄土系统锚杆所受剪应力和轴力的理论解做了比较分析。基于室内模型试验提出的相关结论对黄土隧道锚杆设计具有工程参考价值。     

岩体锚固界面剪切蠕变特性研究

完整的锚固系统由锚杆体、黏结材料以及岩土体三部分组成,其间的力的递方式均是由锚杆体传递到黏结材料,再由黏结材料传递到岩土体的,锚固界面就成为整个锚固系统极限承载力设计的关键。通过室内剪切蠕变试验,分析锚固界面上不同荷载时应力的分布规律,以及考虑时效性下的剪切蠕变关系。研究结果表明：锚固界面上的剪力沿杆长呈抛物线分布,同时锚固界面在剪切效应的影响下只表现出了蠕变全过程的前两个阶段,真正意义上的加速蠕变阶段不存在,且锚固界面的破坏性状与其位置有关系。研究成果为相关研究提供了参考,具有一定指导意义。     

BFRP约束钢筋混凝土方柱轴压过程的有限元分析

采用ANSYS有限元软件,对玄武岩纤维布(BFRP)约束钢筋混凝土方柱轴压进行了有限元建模和数值计算,得到了BFRP约束混凝土的荷载-应变曲线,并与试验结果进行了对比分析。结果表明,有限元方法可较好地模拟BFRP约束混凝土柱的轴心受压力学性能。     

基于玄武岩纤维布的在役简支板桥静动载试验研究

玄武岩纤维复合材料(BFRP)具有较好的力学性能及耐久性,在桥梁加固领域得到了推广应用.为评价粘贴BFRP布对在役简支板桥的加固提升效果,以经BFRP布加固的在役简支板桥为研究对象进行静动载试验.通过静载试验测得控制截面的应力状态和挠度变形,通过环境激励试验、行车试验研究桥梁的自振特性以及在不同车速下结构的冲击系数.研...     

基于荷载传递法的锚杆锚固段荷载变形分析

基于荷载传递法,推导了锚固段的荷载传递基本微分方程;结合Kelvin问题的位移解,得到锚固段的应力分布的解析表达式,认为锚杆体的直径、外荷载及锚杆体弹性模量与岩体剪切模量的比值等因素影响着锚固段的应力水平。计算结果表明:锚杆体直径增加到一定程度会使锚杆所受的最大剪应力快速增加;在较高的初始力条件下,锚固段前端应力集中现象明显;较小的锚杆体弹性模量与岩体剪切模量比值有利于锚固段应力的均匀分布。     

地震作用下锚固体界面剪切作用研究

采用数值模拟的方法构建了地震作用下锚杆力学响应数值模型,并通过现场试验所得数据验证了模型的合理性及可靠性。依托此数值模型,进一步研究了锚杆锚固体界面剪应力在静力和地震作用下不同的变化规律。结果表明:砂浆周围岩土体所受剪应力的值与拉拔力呈正相关,随拉拔力的增大而逐渐增大,并且由内向外逐渐扩散递减。在地震作用下,锚固体界面剪应力的峰值位置会发生移动,由初始的锚杆端头不断向锚杆底端移动,直至锚固体系整体破坏。     

拉拔荷载下黄土隧道系统锚杆力学特性分析

基于Mindlin问题的位移解导出了拉拔荷载作用下砂浆锚杆的剪应力分布和轴力分布的弹性解.依托岢临高速公路某黄土隧道,通过现场试验得出边墙系统锚杆的极限拉拔力,分析了拉拔荷载作用下边墙系统锚杆的受力特性;探讨了不同土体性质下砂浆锚杆剪应力及轴力的分布形式.研究成果为黄土隧道系统锚杆的设计和优化提供了理论依据,对设计和施工具有指导意义.     

拉拔荷载下黄土隧道系统锚杆力学特性分析

基于Mindlin问题的位移解导出了拉拔荷载作用下砂浆锚杆的剪应力分布和轴力分布的弹性解。依托岢临高速公路某黄土隧道,通过现场试验得出边墙系统锚杆的极限拉拔力,分析了拉拔荷载作用下边墙系统锚杆的受力特性;探讨了不同土体性质下砂浆锚杆剪应力及轴力的分布形式。研究成果为黄土隧道系统锚杆的设计和优化提供了理论依据,对设计和施工具有指导意义。     

玄武岩纤维筋拉伸力学性能试验研究

为探讨玄武岩纤维(BFRP)筋的力学性能,分别用引伸计和光纤2种应变测试方法对其基本力学性能进行了研究.由于BFRP筋的抗拉弹性模量低,在BFRP筋中掺入钢丝,研制成了高模量的玄武岩纤维-钢丝复合筋.试验结果表明:BFRP筋的应力-应变曲线为直线;BFRP筋的抗拉弹性模量仅为钢筋的23%,用光纤应变检测的BFRP筋的抗拉弹性模量比用引伸计应变检测的高12.3%;BFRP筋的抗拉弹性模量随直径增大逐渐降低;掺杂钢丝可以显著提高BFRP筋的抗拉弹性模量.     

加筋土工程中直剪试验与拉拔试验研究

对两种加筋材料与高液限粘土之间分别进行了直剪试验和拉拔试验,通过分析可得,筋土之间的剪应力随着垂直压力的增大而增加,但随着垂直压力的增大筋土之间剪应力增长率减小,即随着垂直压力的增加,筋土之间的剪应力收敛于某一上限值;由于加筋材料在试样制作过程中不可避免地在土中发生凹凸变形使土体对筋带产生一定的锚固作用,拉拔试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力均大于直剪试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力.因此,实际加筋土工程中,拉拔试验更能较好的反映其真实的工作状态.     

基于Mindlin解的预应力锚索荷载-变位关系

通过分析有自由段充填注浆的预应力锚索的动态工况特征和边界条件，基于锚注体．围岩界面径向与轴向变形协调条件，建立了等效介质模型．采用柱状空间内的Mindlin积分解和轴对称径向膨胀力Mindlin解，导出了内锚固段轴力分布和预应力作用下的荷载-变位关系方程。结合原位试验结果，分析、比较了荷载．变位特征曲线及轴力分布形态。     

加筋土工程中直剪试验与拉拔试验研究

对两种加筋材料与高液限粘土之间分别进行了直剪试验和拉拔试验，通过分析可得，筋土之间的剪应力随着垂直压力的增大而增加，但随着垂直压力的增大筋土之间剪应力增长率减小，即随着垂直压力的增加，筋土之间的剪应力收敛于某一上限值；由于加筋材料在试样制作过程中不可避免地在土中发生凹凸变形使土体对筋带产生一定的锚固作用。拉拔试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力均大于直剪试验所测得的似摩擦系数及似粘聚力。因此，实际加筋土工程中，拉拔试验更能较好的反映其真实的工作状态。     

筋土界面的摩擦特性试验与界面关系研究

通过直剪和拉拔试验测试了聚酯土工布加筋黄土时的筋土界面摩擦特性,获得了两种条件下土工布与黄土间的界面摩擦强度;通过分析试验获得的剪应力-位移曲线的特点,分别采用幂函数模型和软化模型筋土界面关系进行了分析。研究表明,土工布与黄土间有较好的界面摩擦性能,可以满足规范要求;直剪时的剪应力-位移曲线呈稳态型,拉拔时的剪应力-位移曲线呈软化型,可分别采用幂函数模型和软化模型模拟。     

玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁抗剪性能研究

为了获取玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪性能参数,并为玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的设计与施工提供理论依据,通过试验分析,研究了不同剪跨比、加固量、初始荷载等情况下梁的抗剪承载力变化规律,提出了玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪承载力修正计算公式。试验结果表明,梁的抗剪承载力受锚固方式、初始荷载和剪跨比的影响较大,采用玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁后,可以有效提高梁的抗剪承载力。     

拉力型锚索锚固段长度的一种确定方法

根据对锚杆拉拔试验的结果分析,提出非全长粘结型锚索锚固段剪应力沿长度的分布的二次抛物线模式,并提出错索锚固段长度计算方法,经工程实例证明具有一定的合理性.     

拉力型锚索锚固段长度的一种确定方法

根据对锚杆拉拔试验的结果分析,提出非全长粘结型锚索锚固段剪应力沿长度的分布的二次抛物线模式,并提出锚索锚固段长度计算方法,经工程实例证明具有一定的合理性。     

锚杆粘结性能与灌浆密实性能试验研究

针对辛泰铁路电气化改造工程中锚杆的实际设计情况,在试验室模拟实际设计和灌浆施工的锚杆粘结性能与密实性能试验。典型荷载-滑移曲线分析结果表明,锚杆锚固长度和粘结力满足工程使用要求,具有很大的可靠性。时域信号分析结果表明,锚杆灌浆密实度大于90%,满足锚杆锚固质量等级要求。     

应急机场土质道面疲劳变形特性模型试验

为分析应急机场快速修建工程的合理道面结构形式,采用人工加载和道面电液伺服疲劳试验机加载2种方式,对由压实土基、稳定土基层（底基层）和功能性面层组成的典型道面结构疲劳变形特性进行了模型试验.研究了土质道面结构的累积塑性变形、回弹弯沉和弯沉盆曲线随飞机荷载、施加荷载频率和荷载作用次数的变化情况及其平面分布规律.试验结果表明:累积塑性变形随加载频率增大而增大,累积塑性变形与加载次数呈对数关系;弯沉盆曲线形状类似“S”型曲线,可采用四次曲线方程进行拟合;道面结构的早期整体回弹模量增长较快,7~60 d龄期内整体回弹模量可达200~500 MPa,在数万次通行次数下,土质道面的回弹弯沉小于1 mm,表明提出的土质道面结构形式能够满足应急机场强时效性的要求.      

钢-混凝土组合梁界面纵向剪力重分布

以受均布荷载作用的简支组合梁为对象，研究了栓钉等柔性连接件塑性变形引起的纵向剪力重分布．根据连接件的受力状态，将界面受力全过程划分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段，建立了相应的剪力重分布简化模型，并导出了界面纵向剪力和轴向力的计算公式．研究表明：考虑纵向剪力重分布时，在荷载较小的情况下，轴向力随荷载增大呈线性关系增大；当荷载较大时，轴向力随荷载增大呈非线性关系增大，最后趋于稳定．