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GFRP锚杆锚固性能研究与分析

作　者: 胡金星
导　师: 匡亚川
学　校: 中南大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: GFRP锚杆力学性能锚固性能数值分析设计方法
分类号: TU476
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)是玻璃纤维增强聚合物的英文缩写。它作为一种新型复合材料目前正逐步应用于土木工程领域。利用其轻质、高强、耐腐蚀的力学性能制作成GFRP锚杆应用于路面边坡工程及岩土工程的加固,可以较好的解决钢锚杆易腐蚀、施工困难等问题。本文在总结目前国内外关于GFRP锚杆研究的基础上,针对GFRP锚杆力学性能和其与混凝土锚固机理进行试验研究和数值分析,主要研究内容如下：1.对GFRP锚杆进行力学拉伸试验,研究了GFRP锚杆的极限破坏荷载、抗拉强度、应力-应变关系、弹性模量、伸长率等力学性能,并分析了直径、组分等对GFRP锚杆力学性能的影响。2.对GFRP锚杆与混凝土粘结性能进行拉拔试验和ANSYS数值分析,得到了直径、表面形式、组分等对GFRP锚杆与混凝土粘结性能的影响规律。3.对GFRP锚杆岩土锚固体进行拉拔试验有限元模拟,分析GFRP锚杆直径、锚固长度、岩土体弹性模量、粘聚力、摩擦角对锚固体性能的影响；并分析了预应力GFRP锚杆的轴力,剪应力随锚固长度变化时的分布规律。通过以上分析,对GFRP锚杆工程应用提出参考建议。4.通过数值分析和理论推导,得到了GFRP锚杆最小锚固长度的计算公式和最小锚固长度建议取值；通过数据拟合得到了GFRP锚杆粘结-滑移曲线和GFRP锚杆粘结-滑移的粘结刚度。5.总结国内外的研究成果,提出GFRP锚杆的工程初步设计方法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-22
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 GFRP锚杆的特点  10-14
    1.2.1 GFRP锚杆简介  10-12
    1.2.2 GFRP锚杆组成及生产工艺  12-14
    1.2.3 GFRP锚杆的工程应用  14
  1.3 GFRP锚杆锚固性能研究现状  14-20
    1.3.1 锚杆的锚固理论  15-16
    1.3.2 GFRP锚杆(及筋)性能研究  16-17
    1.3.3 GFRP锚杆与混凝土粘结-滑移本构模型  17-20
  1.4 存在的问题及本文的主要工作  20-22
    1.4.1 存在的问题  20-21
    1.4.2 本文主要的工作  21-22
第二章 GFRP锚杆力学性能和粘结性能试验与分析  22-41
  2.1 GFRP锚杆力学性能试验与分析  22-27
    2.1.1 试验目的  22
    2.1.2 试验试件  22
    2.1.3 GFRP锚杆力学拉伸试验  22-24
    2.1.4 试验结果分析  24-27
  2.2 GFRP锚杆与混凝土粘结试验与分析  27-40
    2.2.1 试验目的  27
    2.2.2 试验材料  27-29
    2.2.3 拉拔试件制作  29-31
    2.2.4 试验装置及加载制度  31
    2.2.5 GFRP锚杆与混凝土粘结-滑移结果分析  31-34
    2.2.6 GFRP锚杆与混凝土粘结影响因素分析  34-40
  2.3 本章小结  40-41
第三章 GFRP锚杆锚固性能数值分析  41-64
  3.1 基本理论  41-44
    3.1.1 混凝土破坏准则  41
    3.1.2 GFRP锚杆本构关系  41-42
    3.1.3 ANSYS的接触单元  42-43
    3.1.4 Drucker-Prage(D-P)模型  43-44
  3.2 GFRP锚杆与混凝土粘结分析  44-54
    3.2.1 单元选取  44-46
    3.2.2 模型建立  46-47
    3.2.3 分析结果  47-50
    3.2.4 GFRP锚杆与混凝土最小锚固长度  50-54
  3.3 GFRP锚杆工程实例数值分析  54-62
    3.3.1 单元选取  54-55
    3.3.2 模型建立  55-56
    3.3.3 结果分析  56-62
  3.4 本章小结  62-64
第四章 GFRP锚杆锚固性能研究及设计方法  64-76
  4.1 GFRP锚杆与混凝土相互工作原理  64-65
  4.2 GFRP锚杆粘结锚固破坏机理分析  65-67
    4.2.1 破坏机理分析  65-66
    4.2.2 GFRP锚杆锚固体破坏形式  66-67
  4.3 螺纹GFRP锚杆粘结滑移曲线及粘结刚度  67-70
    4.3.1 螺纹GFRP锚杆粘结-滑移关系曲线  67-69
    4.3.2 GFRP锚杆与混凝土粘结刚度  69-70
  4.4 GFRP锚杆工程初步设计方法  70-74
    4.4.1 粘结型锚固及其锚固力  71-72
    4.4.2 界面粘结强度  72-73
    4.4.3 GFRP锚杆的初步设计方法  73-74
  4.5 本章小结  74-76
第五章结论与展望  76-78
  5.1 主要结论  76-77
  5.2 建议与展望  77-78
参考文献  78-82
致谢  82-83
攻读硕士学位期间参与项目及发表论文情况  83

GFRP锚杆锚固性能研究与分析

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