【摘要】：由于鋼筋的耐腐蝕性較差,鋼筋抗浮錨桿耐久性在富含腐蝕性離子的地下環(huán)境中受到質(zhì)疑,玻璃纖維增強聚合物(GFRP)抗浮錨桿以其優(yōu)良的介電性及耐腐蝕性成為傳統(tǒng)鋼筋錨桿的最佳替代品之一。本文借助光纖光柵傳感測試技術(shù),通過理論推導(dǎo)及試驗研究等方式,深入研究了GFRP抗浮錨桿內(nèi)錨固段的應(yīng)力沿錨固深度分布規(guī)律、錨固體內(nèi)荷載傳遞規(guī)律、錨頭位移規(guī)律、臨界錨固長度預(yù)測以及外錨固段的直錨、彎曲GFRP抗浮錨桿的承載性能、位移規(guī)律,為GFRP抗浮錨桿的推廣應(yīng)用提供了理論及實踐參考。主要研究內(nèi)容如下:1.基于荷載傳遞理論與Kelvin問題的位移解,推導(dǎo)出抗浮錨桿桿體的軸力、剪應(yīng)力沿錨固深度的分布函數(shù),并與GFRP抗浮錨桿拉拔試驗結(jié)果進行對比,對比結(jié)果表明:(1)該理論方法求得錨桿桿體軸力、剪應(yīng)力分布函數(shù)曲線形式上與試驗結(jié)果相似,證明了該方法的可行性,但由于錨固體的不均勻性以及孔口附近錨桿桿體與錨固體的脫黏效應(yīng),造成實際錨桿桿體軸力及剪應(yīng)力曲線主要分布范圍較大,實際試驗剪應(yīng)力峰值低于理論剪應(yīng)力峰值,且錨桿桿體剪應(yīng)力及軸力分布曲線主要分布范圍大于理論函數(shù)曲線的誤差。(2)為減小試驗結(jié)果與理論值之間客觀存在的誤差,提出固定脫黏長度下的平均剪應(yīng)力衰減法及下移彈性段起點的方法對理想條件下的軸力及剪應(yīng)力分布函數(shù)進行修正,修正后軸力及剪應(yīng)力分布理論曲線與實際試驗結(jié)果吻合度大大提高。2.利用光纖光柵傳感技術(shù)成功監(jiān)測拉拔荷載作用下GFRP抗浮錨桿不同橫截面軸應(yīng)力及不同軸向界面剪應(yīng)力分布情況,并進一步分析了錨固體內(nèi)荷載傳遞規(guī)律及錨頭位移變化規(guī)律,試驗結(jié)果表明:(1)發(fā)生桿體斷裂破壞的GFRP錨桿破壞荷載高于同型號發(fā)生滑移破壞的錨桿;發(fā)生滑移破壞的錨桿的荷載-位移曲線在拉拔中后期產(chǎn)生“上揚”現(xiàn)象,位移量明顯高于同型號發(fā)生斷裂破壞試驗錨桿;增加桿體直徑可有效提高錨桿承載力并限制其位移。(2)發(fā)生滑移破壞的錨桿桿體、錨固體荷載-位移差曲線高于同型號發(fā)生斷裂破壞的錨桿;增加桿體直徑有助于降低桿體、錨固體的位移差。(3)GFRP抗浮錨桿內(nèi)錨固段各軸向界面軸應(yīng)力沿錨固深度呈“倒S型”分布,剪應(yīng)力沿錨固深度先增大后減小,在臨界錨固長度附近減小至零,剪應(yīng)力在錨固體內(nèi)沿斜向上方向從第一界面?zhèn)鬟f至第二界面。(4)利用錨桿剪應(yīng)力簡化分布模型計算得到的錨桿、錨固體荷載-位移差曲線滿足錨桿使用要求,且理論值與發(fā)生滑移破壞的試驗錨桿位移差吻合度較高。3.基于理想同心薄壁圓柱體剪切模型及抗浮錨桿剪應(yīng)力分布簡化模型,推導(dǎo)出GFRP抗浮錨桿的臨界錨固長度解析式。通過對比實際試驗結(jié)果及現(xiàn)象,驗證了解析計算方法和基本假設(shè)的合理性,此外還得到以下認識:(1)在進行GFRP抗浮錨桿設(shè)計時,可將理論臨界錨固長度的2/3作為錨桿設(shè)計錨固長度參考值,有助于在保證承載力的前提下盡可能提高錨桿材料利用率,節(jié)約成本。(2)增大錨桿桿體與巖土體彈性模量比值和桿體半徑可提高GFRP抗浮錨桿的臨界錨固長度,具有一定實用價值。4.將不同形式鋼筋及GFRP抗浮錨桿錨固于倒置混凝土底板中,通過拉拔試驗探討GFRP抗浮錨桿桿體的外錨固性能,試驗結(jié)果表明:(1)彎曲處理可以有效解決鋼筋錨桿在混凝土底板中錨固長度不足的問題,但由于GFRP抗浮錨桿彎折處材料力學性能不佳,導(dǎo)致彎折處理后的GFRP抗浮錨桿承載性能有所下降,且彎折長度越長,承載力下降越顯著。(2)錨固長度越長,GFRP錨桿極限承載力越大,該現(xiàn)象可用錨桿傳力機理合理解釋,同時引入試驗錨桿的廣義效率系數(shù)加以驗證。(3)彎曲處理可以限制鋼筋及GFRP錨桿桿體在混凝土中的位移,有效降低錨桿的滑移量,彎折長度越長,位移限制效果越明顯;此外,錨固長度越長,GFRP錨桿桿體的滑移量越小。(4)引入抗浮錨桿彎曲處理影響系數(shù),進一步闡明彎曲處理不利于GFRP抗浮錨桿承載力的提升,但由于彎曲處理可有效限GFRP制抗浮錨桿在混凝土底板中的位移,因此,有必要進一步研究確定GFRP抗浮錨桿的最優(yōu)彎折形式。
【學位授予單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU476
【圖文】：

圖 2.8 錨固體開裂Fig. 2.8 Concrete cracking置較深的現(xiàn)象可通過另一種方法解釋：式（2.18）形式，即深度為 x 的桿體軸力等

圖 3.4 傳感器串安裝后錨桿桿體（錨桿 G-28-6.5-1）or body after the installation of FBG sensor string（ancho

錨桿破壞

【參考文獻】

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本文編號：2790562