长期荷载作用下GFRP抗浮锚杆蠕变性能研究

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随着城市化进程的不断加快和城市人口总量的不断攀升,大力开发地下空间,往往存在着抗浮问题。抗浮锚杆在地下结构工程的广泛使用,通常采用传统的金属抗浮锚杆,而传统的金属抗浮锚杆在实际工程中极易腐蚀,使得以传统金属抗浮锚杆为主要锚固体系的工程存在着安全隐患。特别是在地质复杂的地铁抗浮工程中,杂散电流会对其产生电化学腐蚀。玻璃纤维增强塑料GFRP(Glass FiberReinforced Polymer)锚杆与传统金属锚杆相比,具有质量轻、强度高、运输方便、造价低廉、耐腐蚀性好的特点,特别是不受地铁直流供电系统产生的杂散电流的影响,开始逐渐应用于地下抗浮工程中。GFRP锚杆在长期荷载作用下的蠕变性能研究尚处在起步阶段。GFRP锚杆的蠕变性能是否优良、是否能应用于永久性工程,目前还未得到验证。实际工程中GFRP锚杆在抗浮工程中的蠕变性能研究目前还未见报导,所以研究GFRP抗浮锚杆的蠕变特性显得尤为重要。本文主要进行了GFRP抗浮锚杆的拉拔试验和蠕变试验,对试验数据进行了分析,得出了以下主要成果:(1)在GFRP抗浮锚杆的拉拔试验中,采用准分布式FBG光纤技术,在GFRP锚杆杆体中植入光纤串,通过光栅调节仪测得GFRP锚杆上各FBG传感器处的中心波长变化量,从而得到了4组GFRP抗浮锚杆锚固端的轴向应力分布规律。GFRP锚杆锚固体上剪应力值由测得的轴向应力换算得到,从而得到4组GFRP抗浮锚杆的剪应力分布规律。同时本文对4组GFRP锚杆的破坏形式、承载力特征、变形特征进行了总结。(2)本文在GFRP抗浮锚杆拉拔试验的基础上进行了蠕变试验,试验装置较拉拔试验进行了改进,采用穿心千斤顶对锚杆提供竖直向上的轴向拉拔力,有效地避免了试验过程中由偏心作用产生的弯矩对锚杆的不利影响。该蠕变试验测得了不同拉拔力水平下GFRP抗浮锚杆的蠕变曲线,即时间位移曲线,并对蠕变曲线进行分析,总结了GFRP抗浮锚杆的蠕变规律。试验证明GFRP抗浮锚杆蠕变性能优良,能满足工程需要。(3)建立了GFRP抗浮锚杆蠕变本构方程。对蠕变试验数据进行了回归分析,得到多项式线性回归方程,通过数学方法将建立的蠕变本构方程中复杂的力学参数求解出来,并对求解出的力学参数进行分析,进一步解释GFRP抗浮锚杆的蠕变规律,最后对GFRP抗浮锚杆的蠕变本构模型的正确性进行了验证。
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