非预应力BFRP锚杆加固土质边坡设计参数确定试验研究

发布时间：2019-10-03 23:11

【摘要】：为研究新型材料BFRP筋作为锚杆的设计方法和设计参数,进行了BFRP筋的拉伸试验、与水泥砂浆的黏结性能试验、耐腐蚀性试验、剪切试验,分析BFRP筋的力学特性。基于钢筋锚杆设计规范和已有的研究成果,给出了非预应力BFRP锚杆加固土质边坡设计参数的取值方法和建议值。通过BFRP锚杆与钢筋锚杆的现场支护对比试验,分析BFRP锚杆的加固效果,验证BFRP锚杆设计的合理性。研究表明,非预应力BFRP锚杆支护设计的抗拉安全系数不应小于1.6(永久锚杆)和1.4(临时锚杆)。BFRP筋抗拉强度标准值为极限抗拉强度的80%,对于锚固常用的BFRP筋(直径≥12 mm)可取为710 MPa。BFRP筋与砂浆的黏结强度标准值等于拉拔试验得到的平均值除以2.1,对于锚固常用的BFRP筋可取为2.8 MPa。设计的BFRP锚杆可以有效地加固边坡,较好地控制边坡位移,且加固效果与钢筋锚杆相当,BFRP锚杆设计合理,采用等强度替代钢筋的方法进行BFRP锚杆支护设计是可行的。
【图文】：

拉伸试验

瞬亢?容易被压坏而无法测定BFＲP筋的真实抗拉强度。根据国内外关于纤维增强复合筋(FＲPs)拉伸试验的经验，采用公认性能较好的喜得利植筋胶将长20cm的无缝钢管粘结到筋材的两端作为夹具，常温静置24h后，在数控液压万能试验机上进行拉伸试验，如图1所示。试样选用直径为6，8，10，12，14mm的BFＲP筋，每组4个试件，试件长度为70cm，保证中间自由段长度不小于30cm。在试件中部安装高灵敏度的数字引伸计对其拉伸长度进行采集，万能试验机以2mm/min的加载速率进行加载直至试件破坏，记录试件的最大拉应力与破坏形态。图1BFＲP筋拉伸试验Fig.1TensiletestofBFＲPbar拉伸试验数据见表1。试验得到各个直径的BFＲP筋抗拉强度平均值分别为1292，，1119，21

拉拔试验,试件,黏结

8－41032111971.6690489510－197110－2111010－3110810－41080106756.8289785412－190412－290012－387312－488889112.0785571314－191314－288614－394714－492191721.75851733图2BFＲP筋典型全应力－应变曲线Fig.2Typicalcompletestress-straincurveofBFＲPbar1.2BFＲP筋与水泥砂浆黏结性能试验采用M20、M30的砂浆、纯水泥浆分别与直径为4，8，10，12，14mm的BFＲP筋进行中心拉拔试验，每组试验做4次。标准黏结试件参考《混凝土结构试验方法标准》(GB50152—92)，浇注试件并养护，如图3所示。图3拉拔试验的试件Fig.3Samplesofpull-outtest采用万能试验机来进行试验，以3kN/min的速率对试件进行加载，如图4所示。试验加载端夹具为长20cm的钢管，采用喜得利植筋胶粘结。试验固定端放入特制的钢支架内，在加载时为防止应力集中，在试件表面上放置1个钢垫板，在平稳压力作用下缓慢施加试验力。图4BFＲP筋拉拔试验Fig.4Pull-outtestonBFＲPbar试验结果如表2所示，BFＲP筋直径不同，与砂浆的黏结强度也稍有不同，直径为4mm的BFＲP筋表现出来的黏结强度最大。BFＲP筋表面经过黏砂处理，直径越小，表面黏砂体现出来粗糙程度越大，故试验得到的黏结强度越大。此外，水泥砂浆强度越高，试验得到的黏结强度也越高，BFＲP筋与纯水泥浆的黏结强度为2.24～3.01MPa，与砂浆黏结强度为4.77～12.23MPa。1.3BFＲP筋耐腐蚀性试验试样选用直径为6，8，10mm的BFＲP筋材各422
【作者单位】：西南交通大学地球科学与环境工程学院;中国建筑西南勘察设计研究院有限公司;
【基金】：中建股份科技研发课题项目(CSCEC-2013-Z-25)
【分类号】：U417.1

【参考文献】

相关期刊论文前10条

1 吴刚;朱莹;董志强;汪昕;吴智深;;碱性环境中BFRP筋耐腐蚀性能试验研究[J];土木工程学报;2014年08期

2 董志强;张光超;吴刚;吴智深;;加速老化环境下纤维增强复合材料筋耐腐蚀性能试验研究[J];工业建筑;2013年06期

3 郭成鹏;林学军;李涛;刘纪峰;;玄武岩纤维筋用作锚杆的适宜性研究[J];洛阳理工学院学报(自然科学版);2012年04期

4 吴敬宇;咸贵军;李惠;;玄武岩纤维及其复合筋的耐久性能研究[J];玻璃钢/复合材料;2011年05期

5 霍宝荣;张向东;;BFRP筋的力学性能试验[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2011年04期

6 顾兴宇;沈新;陆家颖;;玄武岩纤维筋拉伸力学性能试验研究[J];西南交通大学学报;2010年06期

7 李国维;刘朝权;黄志怀;蔡业青;;应用玻璃纤维锚杆加固公路边坡现场试验[J];岩石力学与工程学报;2010年S2期

8 沈新;顾兴宇;陆佳颖;;玄武岩纤维(BFRP)筋与混凝土粘结性能试验研究[J];交通运输工程与信息学报;2010年03期

9 赵党锋;刘华武;樊晓辉;张银华;陈志刚;;玄武岩纤维的性能及其制品在土木工程领域的应用[J];产业用纺织品;2010年08期

10 胡显奇;;我国连续玄武岩纤维的进展及发展建议[J];高科技纤维与应用;2008年06期

相关期刊论文前10条

1 张鹏;吴咪咪;董金梅;李俊才;;玄武岩纤维与聚丙烯酰胺加筋固化粉土剪切强度[J];南京工业大学学报(自然科学版);2017年04期

2 高先建;谢强;赵文;胡熠;;非预应力BFRP锚杆加固土质边坡设计参数确定试验研究[J];公路交通科技;2017年07期

3 黄勇祥;褚天生;祁麟;;浅谈玄武岩纤维管材及其应用[J];经营管理者;2017年18期

4 鞠彦忠;范云廷;王德弘;白俊峰;魏春明;;玄武岩纤维RPC基本力学性能研究[J];硅酸盐通报;2017年05期

5 程晟钊;朱海堂;王仁龙;张启明;;FRP筋钢纤维高强混凝土梁受弯承载力试验[J];土木工程与管理学报;2017年02期

6 钟卿瑜;张鹏;陈华;康侃;邓宇;杨志辉;;CFRP-PCPs复合筋混凝土柱偏压柱受力性能的试验研究[J];玻璃钢/复合材料;2017年03期

7 胡汇群;;高速公路沥青路面粘层及长大纵坡材料优化研究[J];公路与汽运;2017年02期

8 赵文;杨国梁;赵明;;BFRP筋材与水泥基材料粘结性能及极限拉拔力试验研究[J];四川建筑科学研究;2017年01期

9 唐利;张春涛;李彪;张文革;;高温作用下BFRP筋力学性能试验研究[J];建筑科学;2017年01期

10 李彪;侯慕轶;杨勇新;贾彬;余建伟;;复材筋珊瑚骨料混凝土梁抗弯性能试验研究[J];工业建筑;2016年11期

相关期刊论文前10条

1 王伟;薛伟辰;;碱环境下GFRP筋拉伸性能加速老化试验研究[J];建筑材料学报;2012年06期

2 霍宝荣;杨波;张向东;宋洋;;新型BFRP加筋混凝土梁抗弯性能有限元分析[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2011年02期

3 霍宝荣;张向东;郝哲;刘学民;;BFRP布加固双曲拱桥的非线性有限元分析[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2010年05期

4 王春雷;王春齐;江大志;;偶联剂对玻璃纤维增强环氧复合材料吸湿及力学性能的影响[J];玻璃钢/复合材料;2010年04期

5 吕海荣;杨彩云;韩大伟;;复合材料用玄武岩增强纤维的性能研究[J];材料工程;2009年S2期

6 邵景干;侯志峰;;连续玄武岩纤维在水泥混凝土中的应用[J];山西建筑;2009年26期

7 李春风;;简述土工合成材料在水利工程中的应用[J];农村实用科技信息;2009年04期

8 吴刚;罗云标;吴智深;胡显奇;张敏;;钢-连续纤维复合筋(SFCB)单向拉伸力学性能试验研究[J];工程抗震与加固改造;2009年01期

9 罗云标;吴刚;吴智深;胡显奇;田野;;钢-连续纤维复合筋(SFCB)的生产制备研究[J];工程抗震与加固改造;2009年01期

10 孙泽阳;吴刚;吴智深;张敏;胡显奇;;钢-连续纤维复合筋(SFCB)与混凝土粘结性能试验研究[J];工程抗震与加固改造;2009年01期

相关期刊论文前10条

1 赵晓彦,胡厚田,时延兵;类土质边坡研究初探[J];工程地质学报;2005年01期

2 杨明,王波,胡厚田;类土质边坡特征的初步探讨[J];水土保持学报;2002年06期

3 吴正;不均匀土质边坡稳定性的计算分析[J];陕西水利;2002年01期

4 张玉池;温佩琳;;土质边坡失稳的电阻率响应特征[J];矿产与地质;2007年05期

5 罗长虹;丁威;李顺群;陈光;;土质边坡稳定性弹塑性大变形有限元分析[J];安徽建筑;2008年04期

6 崔凯;谌文武;韩文峰;梁收运;张景科;;多元层状陡立土质边坡差异性风蚀效应研究[J];岩土工程学报;2009年09期

7 潘健;蔡红超;;类土质边坡的稳定性分析[J];汕头大学学报(自然科学版);2009年03期

8 朱姣利;;类土质边坡的基本特性的探讨[J];广东输电与变电技术;2010年01期

9 张坤;胡新丽;李长冬;;强震作用下多层土质边坡破坏规律与变形特征[J];煤田地质与勘探;2011年01期

10 左雅娅;冯文凯;;土质边坡震裂机制物理模拟研究[J];工程地质学报;2011年01期