GFRP抗浮錨桿外錨固試驗(yàn)研究及有限元模擬.pdf

1、地鐵、地下商場和地下停車場等地下結(jié)構(gòu)由于地下水存在而面臨抗浮問題。一般建筑工程多采用抗浮錨桿作為抗浮措施，而地鐵工程抗浮措施通常采用抗拔樁。青島地區(qū)廣泛分布的中風(fēng)化和微風(fēng)化花崗巖地質(zhì)條件給抗拔樁施工帶來了很大困難，甚至難以達(dá)到設(shè)計(jì)樁長。傳統(tǒng)金屬錨桿成孔效率高，但由于錨固體直徑小，錨桿筋體保護(hù)層厚度有限，易受地鐵運(yùn)行中所產(chǎn)生的雜散電流電化學(xué)腐蝕而難以滿足永久性抗浮要求。玻璃纖維增強(qiáng)聚合物GFRP(Glass Fiber Reinforce

2、dPolymer)錨桿具有抗拉強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)輕、耐腐蝕和不受雜散電流影響等特點(diǎn)，將GFRP錨桿應(yīng)用于地鐵抗浮工程中將有獨(dú)特優(yōu)勢。
　　 目前GFRP筋用于抗浮錨桿的研究較少。GFRP抗浮錨桿與鋼筋抗浮錨桿在內(nèi)錨固端錨固機(jī)理、應(yīng)力分布規(guī)律方面沒有系統(tǒng)的對比分析;GFRP抗浮錨桿外錨固端變形特性和新型纖維增強(qiáng)塑料錨具等方面的理論尚不完善。
　　 為研究GFRP錨桿用于地鐵抗浮工程的可行性，推廣GFRP材料的應(yīng)用范圍。在課題組前

3、期進(jìn)行的鋼筋抗浮錨桿和GFRP抗浮錨桿試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文對兩種錨桿的承載特性做了對比分析研究，得出了兩種錨桿在第一界面應(yīng)力分布規(guī)律方面的異同、內(nèi)錨固端錨固承載力及各自的破壞機(jī)理。
　　 在GFRP抗浮錨桿外錨固方面，本文設(shè)計(jì)對拉試驗(yàn)對GFRP錨桿外錨固端荷載-滑移特性和一種新型托盤螺母錨具進(jìn)行試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文利用有限元程序ANSYS對試驗(yàn)中兩種不同錨固長度的試件建立模型進(jìn)行了荷載-滑移關(guān)系的計(jì)算分析。本文的

4、主要研究成果如下:
　　 (1)本文詳細(xì)分析了鋼筋錨桿和GFRP錨桿的承載機(jī)理與承載力的決定因素。以兩種材料各自的特性為出發(fā)點(diǎn)，對兩種錨桿出現(xiàn)的不同破壞形式和破壞機(jī)理進(jìn)行了分析。歸納整理了國內(nèi)外關(guān)于兩種材料筋體在混凝土中錨固長度的計(jì)算公式和粘結(jié)滑移本構(gòu)模型。
　　 (2) GFRP錨桿可通過植入光纖光柵傳感器進(jìn)行錨桿內(nèi)力的測試，通過植入筋體的方式可得到較高的成活率和測試精度。試驗(yàn)結(jié)果詳細(xì)分析了兩種錨桿工作狀態(tài)下軸力和剪應(yīng)

5、力分布規(guī)律方面的異同點(diǎn)，并對應(yīng)力分布曲線的不同之處進(jìn)行了分析。
　　 (3)在GFRP錨桿外錨固試驗(yàn)中，對拉試件的試驗(yàn)方式避免了傳統(tǒng)錨桿試驗(yàn)中夾具對GFRP筋體的破壞，省去了對筋體的復(fù)雜處理和保護(hù)措施，有效的進(jìn)行了拉拔試驗(yàn)。試驗(yàn)過程簡單流暢，試驗(yàn)效率大大提高。對GFRP在混凝土中的臨界錨固長度進(jìn)行了試驗(yàn)分析，兩種不同錨固長度的純筋錨固試件發(fā)生了兩種不同的破壞形式，確定了臨界錨固長度的取值范圍。對新型玻璃纖維材料錨具的錨固效果和錨