GFRP抗浮錨桿錨固機理試驗研究與理論分析.pdf

1、玻璃纖維增強聚合物（GFRP）錨桿是一種由樹脂和玻璃纖維復合而成的新型錨桿，與傳統(tǒng)的鋼筋錨桿相比，它具有比強度高、耐腐蝕性強、介電性好等優(yōu)點，將GFRP材料引入抗浮錨桿體系，能夠克服傳統(tǒng)金屬錨桿存在的地下水腐蝕和電化學腐蝕等問題，特別適用于地鐵車站抗浮。本文借助于植入式裸光纖光柵傳感技術進行一系列現(xiàn)場及室內試驗，揭示了荷載作用下GFRP抗浮錨桿的應力應變分布規(guī)律及黏結破壞機理，獲得了GFRP抗浮錨桿與地基錨固（內錨固）、與底板混凝土錨固

2、（外錨固）的錨固性能及長期荷載作用下的蠕變特征，提出“全變形”的概念，完善了設計理論和方法。主要工作及研究成果如下:
　　1、通過GFRP抗浮錨桿現(xiàn)場拉拔破壞性試驗，成功地將植入式裸光纖光柵傳感技術應用于抗浮錨桿拉拔試驗中，并與鋼筋抗浮錨桿進行對比，研究風化巖地基中GFRP抗浮錨桿內錨固承載特征、荷載傳遞機制和界面黏結特性。研究表明:
　　(1) GFRP抗浮錨桿的破壞形式有2種:短錨桿主要發(fā)生砂漿和圍巖界面（第二界面）剪切

3、破壞，長錨桿主要在錨桿桿體和砂漿界面（第一界面）出現(xiàn)剪切破壞，其破壞實質是桿體最大剪應力處基體材料發(fā)生剪切破壞。
　　(2)錨桿軸力沿深度方向逐漸遞減，并且超過一定深度后桿體不再受力;GFRP錨桿的應力傳遞深度比鋼錨桿大，鋼錨桿的軸力沿深度衰減的速率比GFRP錨桿快。剪應力的峰值隨荷載增加逐漸增大并向深部移動，但GFRP錨桿的剪應力峰值比鋼筋錨桿大，鋼筋錨桿的剪應力比GFRP錨桿發(fā)揮早。
　　(3)錨固體介質為M32.5水泥

4、砂漿，錨固長度為2.0 m，直徑為28 mm的GFRP抗浮錨桿的極限抗拔承載力約為225 kN。對于直徑為28 mm和32 mm的GFRP抗浮錨桿，第一界面的平均黏結強度為1.50～1.54 MPa，第二界面的平均黏結強度為0.32～0.37 MPa，且第二界面平均黏結強度隨錨桿直徑的增加而增大。
　　(4) GFRP抗浮錨桿的極限抗拔承載力隨錨桿直徑和錨固長度的增加而增大，一般均高于鋼筋抗浮錨桿。中風化花崗巖地層中，GFRP抗浮

5、錨桿的合理錨固長度建議取值為3.5～5.0 m。
　　2、將螺母托盤錨具用于抗浮錨桿的外錨固，通過自行設計的室內大型構件對拉試驗，研究了不同錨固形式和不同錨固長度的GFRP抗浮錨桿的外錨固性能，對極限荷載作用下外錨固變形量（滑移量）及極限承載力進行了測試。結果表明:
　　(1) GFRP抗浮錨桿外錨固的破壞形式有2種:錨桿材料強度不足產生劈裂破壞;GFRP錨桿和混凝土界面相對滑移較大，產生拔出破壞。
　　(2)對于直錨

6、筋錨固和螺母托盤錨固的GFRP抗浮錨桿，外錨固長度為30d的極限承載力分別為356 kN、384 kN，比外錨固長度為15d的極限承載力分別提高65.6％、43.8％。對于不同錨固形式、相同錨固長度的GFRP錨桿，螺母托盤錨固的GFRP抗浮錨桿界面黏結強度比直錨筋錨固形式提高約7.9～24.4％。
　　(3) GFRP抗浮錨桿與混凝土之間的平均黏結強度隨著外錨固長度的增加而降低，隨滑移量的增大而提高。
　　(4)當荷載水平低

7、于200 kN時，直徑為28 mm、混凝土標號為C25、外錨固長度為15d、30d的全螺紋GFRP抗浮錨桿，其外錨固變形量均不超過2.5 mm，能夠滿足工程需要。
　　3、通過4根全長黏結螺紋GFRP抗浮錨桿在長期荷載作用下的拉拔蠕變試驗，研究了GFRP抗浮錨桿抗拔的蠕變力學模型，計算出模型中的蠕變參數(shù)并對模型的正確性進行驗證。引入時間損傷效應的概念，結合蠕變力學模型推導出GFRP抗浮錨桿的長期抗拔力。研究表明:
　　(1)

8、 GFRP抗浮錨桿在40％的極限荷載下才會發(fā)生蠕變，且蠕變變形較小。在實際工程中，40％左右的極限荷載能滿足在長期荷載下的抗浮要求。
　　(2) Burgers力學模型能夠很好地描述GFRP抗浮錨桿的蠕變規(guī)律，模型預測結果與試驗結果吻合較好。
　　(3)基于損傷力學理論，結合Burgers模型推導了GFRP抗浮錨桿的損傷變量隨時間變化規(guī)律，并由此得到了GFRP錨桿抗拔承載力隨時間的變化規(guī)律，給出的GFRP抗浮錨桿的長期抗拔承