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GFRP锚杆锚头试验研究及其边坡应用
| 论文题名： | GFRP锚杆锚头试验研究及其边坡应用 |
| 关键词： | GFRP锚杆;锚头试验;抗剪强度;数值模拟;边坡支护 |
| 摘要： | 玻璃纤维增强聚合物（GFRP）锚杆是一种由玻璃纤维作为增强材料、合成树脂作为基体材料复合组成的新型锚杆。与普通的钢筋锚杆相比，它具有轻质高强、耐腐蚀性强、介电性好等优点，将其替代钢筋锚杆应用于边坡工程锚固可有效地解决结构耐久性问题，但该类锚杆亦存在锚头端锚固承载力不足的弱点。基于此，本文进行了直径为25、26、28mm系列的GFRP锚杆金属锚具抗拔破坏试验；在此基础上建立了数值模型，以螺纹牙高度为变量进行了数值分析；最后，将GFRP锚杆实际应用于边坡支护。主要研究成果如下： （1）GFRP锚杆锚头发生剪切破坏前，处于弹性变形阶段。当螺母长度达到10cm时，GFRP锚杆锚头锚固力达到其极限抗拔荷载。随着螺母长度的继续增加，极限位移值呈逐渐缩小趋势。将GFRP锚杆应用于岩土锚固时，可以根据工程需要适当延长螺母长度，以提高锚头的抗拔承载力，但不宜超过10cm。 （2）螺母长度为8cm的GFRP材料的锚头极限抗拔荷载大约等同于金属材料螺母长度范围为6.5cm的锚头抗拔荷载，前者产生的位移值约是后者的2倍。故采用较高弹性模量的材料（比如碳纤维增强聚合物）制作锚头有助于大幅提升GFRP锚杆锚头的锚固效果。 （3）GFRP锚杆金属锚具抗拔试验的破坏模式是杆体扒皮破坏，其表层平均脱落厚度在2.4～2.7mm之间，在该界面发生的整体脱粘现象与螺纹高度及表层基体含量有关。GFRP锚杆杆体发生扒皮破坏时的抗剪切截面长度值（mm）约是GFRP螺杆螺纹有效受力圈数的5倍，据此推导了GFRP锚杆杆体发生扒皮破坏时的抗剪强度公式，可以将其作为GFRP锚杆锚具的设计依据。 （4）最大等效应力产生在螺母与杆体接触的第一圈螺纹牙根部，之后应力随螺纹圈数增加迅速减小。接触面第一圈螺纹牙失效是发生扒皮破坏的根源所在。加大螺纹牙高度有利于分担螺纹牙荷载，提高GFRP锚杆锚头的锚固强度。 （5）将GFRP锚杆应用于边坡支护，能够保证边坡的稳定性，具有良好的推广应用价值。 |
| 作者： | 刘通昌 |
| 专业： | 第四纪地质学 |
| 导师： | 孙涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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