高性能巖錨體系界面間粘結(jié)性能的試驗研究.pdf

1、傳統(tǒng)巖錨體系一般采用普通水泥漿或水泥砂漿作為注漿料、鋼筋或鋼絞線作為錨桿，普遍面臨著漿體強度退化、鋼筋銹蝕導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)耐久性問題和由于漿體粘結(jié)強度較低導(dǎo)致的錨固長度長、地下工程量大等問題。此外由于巖錨結(jié)構(gòu)建成以后的維護、加固極為困難，巖錨系統(tǒng)設(shè)計基本上不考慮日后大型維護和更換。這就要求巖錨系統(tǒng)所使用的材料必須具有超高性能，以保證處于惡劣環(huán)境工作的巖錨體系在長期荷載作用下的穩(wěn)定性和耐久性。碳纖維增強復(fù)合材料CFRP(Carbon Fiber

2、 Reinforced Polymer/Plastic)以其強度高、重量輕和免銹蝕等優(yōu)異性能極有希望成為處于惡劣自然環(huán)境下傳統(tǒng)巖錨體系中鋼錨桿的替代品，RPC(Reactive Powder concrete)及DSP(Densified Systems Containing homogeneouslyarranged ultrafine Particles)以其具有的超高抗壓強度、高耐久性及高韌性等優(yōu)良性能極有希望成為巖錨體系中傳統(tǒng)普

3、通水泥注漿料的替代品。
　　 本文結(jié)合湖南省交通廳科技計劃項目—基于高性能材料的大型巖錨體系應(yīng)用研究，以湖南省矮寨特大懸索橋中所采用的以CFCC(Carbon Fiber CompositeCable)為錨桿，RPC與DSP為灌漿料的新巖錨吊桿的設(shè)計與施工為工程背景，對高性能注漿體與新型巖錨結(jié)合面間粘結(jié)性能進行了試驗研究，主要內(nèi)容包括:
　　 (1)通過粘結(jié)式錨固試件的拉伸試驗，對RPC與CFCC筋間界面粘結(jié)性能進行了研

4、究，得到了平均界面粘結(jié)強度平均值為14.49～18.21MPa，CFCC筋在RPC中的臨界錨固長度為25d與30d之間。此外還研究了CFCC單絲筋粘結(jié)性能的差異和不同錨固方式對界面粘結(jié)性能的影響;
　　 (2)建立了相應(yīng)的計算公式對RPC— CFCC粘結(jié)錨固試件平均界面粘結(jié)強度及臨界錨固長度進行了預(yù)測，建立了錨固段應(yīng)力分布模型對錨固段應(yīng)力分布進行預(yù)測，預(yù)測值與試驗值均吻合較好;
　　 (3)基于現(xiàn)場拉拔試驗與室內(nèi)推出試驗

5、，研究了高性能注漿體與巖石間界面粘結(jié)性能，結(jié)果表明:RPC、DSP與精軋螺紋鋼間粘結(jié)強度為26.61～31MPa，試驗中發(fā)生螺紋鋼筋與注漿體間界面破壞，此時注漿體與灰?guī)r間相應(yīng)的粘結(jié)應(yīng)力為7.1～8.27MPa，仍遠大于普通水泥漿與巖石間0.1～3MPa的粘結(jié)強度;RPC、DSP、普通水泥漿與花崗巖間粘結(jié)強度分別為11.50MPa、9.39MPa、2.57MPa;
　　 (4)采用大型通用有限元軟件ANSYS建立實體有限元模型對巖