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原文传递 GFRP抗浮锚杆承载性能及变形特性试验研究

论文题名：	GFRP抗浮锚杆承载性能及变形特性试验研究
关键词：	抗浮锚杆;玻璃纤维增强聚合物;基础底板;承载性能;变形特性
摘要：	玻璃纤维增强聚合物（Glass Fiber Reinforced Polymer，GFRP）锚杆具有抗拉强度高、抗腐蚀性好、松弛性低及抗电磁干扰能力强等优点，将其应用在抗浮工程领域有较好的适用性和一定的进步意义。本文通过自行设计的两种不同材料抗浮锚杆的现场拉拔试验，依托新型的应力测试方法与改进的位移测试装置，研究了不同形式的GFRP抗浮锚杆在中风化花岗岩及混凝土底板中的承载性能和变形特性，揭示了GFRP锚杆杆体、锚固体、锚固体和周围岩土体界面（第二界面）的应力变化规律;获得了基础底板中不同锚固长度、不同弯曲半径、不同弯折长度的锚杆锚固特征;同时，还分析了试验测试方法的合理性。试验结果为GFRP抗浮锚杆的工程应用推广提供了借鉴与参考。本文主要工作及研究成果如下: 　　1、基于中风化花岗岩中不同直径、不同锚固长度的钢筋和GFRP抗浮锚杆现场破坏性拉拔试验，成功地在GFRP锚杆杆体内、锚固体中和第二界面植入三重光纤光栅传感器串，研究了GFRP锚杆的承载性能及锚固体中轴力、剪力变化规律;同时，由改进的位移测试装置，测试计算了杆体和锚固体的相对滑移量，该项工作在以往试验研究中未曾涉及。　　(1)中风化岩中，直径28 mm的GFRP抗浮锚杆轴力最大传递深度为3～3.5m;杆体剪应力在1.1 m位置达到最大值4.2 MPa。锚固体和第二界面轴应力、剪应力分布形态与杆体相似，其有效作用长度均为1.5～1.8 m，最大轴应力和剪应力在0.45 m深度处。　　(2)由破坏荷载判定直径28 mm的GFRP抗浮锚杆和钢筋抗浮锚杆承载力分别为360 kN和320 kN，其最佳锚固长度为4～5 m;直径32 mm的GFRP抗浮锚杆承载力为440 kN，最佳锚固长度应大于4.5m。　　(3)根据GFRP锚杆上拔量，建议用杆体和锚固体位移10～20 mm范围内所对应荷载的最低值来确定锚杆极限承载力。　　(4)试验同时测得了锚杆杆体和锚固体位移上拔量。建议在锚杆破坏性和验收性试验中使用此测试方式。　　2、采用倒置的基础底板模拟抗浮锚杆的外锚固段，通过现场拉拔试验测得不同锚固长度、不同弯曲半径、不同弯折长度锚杆的锚固性能和粘结特性。对比分析不同因素对锚杆承载力和上拔量的影响，获得了不同型号抗浮锚杆在混凝土中承载力和上拔量的变化规律。　　(1)GFRP抗浮锚杆在基础底板中的弯折长度越长，极限承载力越小，但钢筋抗浮锚杆弯折长度越长，锚杆的极限承载力越大，表明GFRP锚杆经弯折处理对自身承载力具有“弱化”作用。　　(2)GFRP锚杆经弯折处理可减少杆体上拔量，起到限制滑移变形的作用;另外，适当的加大锚杆杆体的弯折半径，也有利于减小杆体的上拔量。　　(3)通过分析弯折处杆体应力变化及锚杆发生破坏后继续加载所产生的试验现象，可以证明GFRP抗浮锚杆在混凝土中发生了拔断破坏。　　3、分析了试验锚杆非正常破坏形式发生的原因，研究了抗浮锚杆与底板锚固试验装置的摆放位置对测试结果的影响。
作者：	朱磊
专业：	土木工程
导师：	张明义
授予学位：	硕士
授予学位单位：	青岛理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文