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压力型CFRP筋锚杆的锚固机理与试验研究

作　者: 张胜利
导　师: 张鹏
学　校: 广西工学院
专　业: 结构工程
关键词: CFRP筋 压力型锚杆 锚固性能 场地试验
分类号: TU476
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 54次
引　用: 1次
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内容摘要


目前,FRP筋锚杆的研究正处于起步阶段,应用相对较少,特别是把CFRP筋作为压力型锚杆进行的相关场地试验与研究成果,更是几乎为零。为了从根本上解决钢锚杆腐蚀对结构安全性和耐久性带来的问题,更好的把FRP材料应用到预应力结构中,关键问题就是开发锚固效果好、使用方便的锚固系统。本文在参照国内外研究的基础上,借助柳州欧维姆机械股份公司的技术力量,率先对压力型CFRP筋锚杆从锚具锚固性能、锚杆制作、场地试验、试验分析、设计理论等进行试验研究及理论分析。在简要介绍岩土锚固的基本概念、选题依据、纤维塑料筋锚杆的研究发展历史后。首先分析粘结式锚具的锚固性能,利用其锚固效果好、性能稳定、操作简便等优点,采用不同的粘结材料和锚固长度,对单筋端杆锚具进行拉拔试验,得出本文试验环境下的基本锚固长度,并对试验结果进行分析,在此基础上对三丝CFRP筋锚固系统进行静载试验,分析其锚固效率和破坏形式;然后对压力型锚杆的构造、传力方式、破坏模式及影响因素进行归纳总结,介绍压力型CFRP筋锚杆场地试验的施工、锚杆制作、加载监测等一系列设计方案,重点对试验结果中锚杆承载力、锚头位移所表现出的弹塑性变形、锚固体与周围围岩之间应变沿轴向方向的分布进行分析;最后对压力型CFRP筋锚杆的理论设计特别是强度设计进行论述,为其在工程实践中的应用提供理论基础。研究结果表明:压力型CFRP筋锚杆能够满足岩土锚固中的应用条件,本文从材料选择、现场施工到锚杆制作,为其在工程实践中的应用提供技术依据,但由于这种材料在延伸率和抗剪强度上的不足,研究还需进一步深入和完善。

全文目录


中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-23
  1.1 引言  9-10
    1.1.1 岩土锚固的定义及选题依据  9-10
    1.1.2 锚杆的分类  10
  1.2 锚固技术发展和现状  10-14
    1.2.1 锚固技术历史及发展  10-12
    1.2.2 锚固技术规范化  12-14
  1.3 锚杆支护设计理论  14-17
    1.3.1 普遍接受的锚杆支护设计理论  14-16
    1.3.2 目前正在研究发展的锚杆支护设计理论  16-17
  1.4 碳纤维增强塑料筋锚杆的研究  17-21
    1.4.1 FRP 筋的性能比较  17-19
    1.4.2 FRP 筋及CFRP 筋锚杆的国内外研究与应用  19-21
  1.5 本文研究的主要内容  21-23
第二章 锚具的粘结性能研究  23-41
  2.1 概述  23-26
    2.1.1 FRP 筋粘结试验背景  23-24
    2.1.2 FRP 锚具研究概况  24-26
  2.2 粘结式锚具的锚固性能  26-33
    2.2.1 粘结机理  26
    2.2.2 粘结性能主要影响因素  26-27
    2.2.3 粘结计算的基本公式  27-29
    2.2.4 FRP 筋锚固长度计算公式  29-31
    2.2.5 灌浆式端杆锚具的受力分析  31-32
    2.2.6 锚固性能要求  32-33
  2.3 CFRP 筋端杆锚具的试验研究  33-40
    2.3.1 试验目的  33
    2.3.2 试验设计  33-35
    2.3.3 试验材料  35-36
    2.3.4 单丝端杆锚具拉拔试验结果及分析  36-39
    2.3.5 多丝CFRP 筋端杆锚具的静载试验分析  39-40
  2.4 小结  40-41
第三章 压力型锚杆的现场试验  41-50
  3.1 压力型锚杆的构造及锚固机理  41
  3.2 压力型锚杆的破坏模式及影响因素  41-43
  3.3 试验设计  43-49
    3.3.1 试验目的  43
    3.3.2 试验材料  43
    3.3.3 试验场地概述  43
    3.3.4 锚杆制作及监测装置设计  43-46
    3.3.5 现场施工  46-47
    3.3.6 加载设备及加载方案  47-48
    3.3.7 量测方案  48-49
    3.3.8 试验破坏特征  49
  3.4 小结  49-50
第四章 试验结果与分析  50-64
  4.1 锚杆承载力  50-51
  4.2 实测位移数据与分析  51-58
    4.2.1 试验主要数据及分析  51-57
    4.2.2 锚索表观自由段长度  57-58
  4.3 应变测试结果与分析  58-62
  4.4 锚固段轴力与粘结应力分布计算  62
  4.5 小结  62-64
第五章 压力型CFRP 筋锚杆设计理论  64-72
  5.1 概述  64
  5.2 锚杆设计步骤  64-65
  5.3 锚杆布置  65-66
    5.3.1 锚杆的倾角  65
    5.3.2 锚杆层数  65
    5.3.3 锚杆间距  65-66
    5.3.4 锚杆自由段  66
  5.4 锚杆的安全系数  66-67
  5.5 压力型锚杆的强度设计  67-69
    5.5.1 锚杆的锚固段设计  67-69
    5.5.2 CFRP 筋截面积设计  69
  5.6 锚杆施加预应力与锁定荷载  69-70
  5.7 锚头设计  70
  5.8 防腐处理  70
  5.9 灌浆体设计  70-71
  5.10 小结  71-72
第六章 结论与建议  72-74
  6.1 结论  72-73
  6.2 建议与展望  73-74
参考文献  74-78
攻读硕士期间发表的论文及科研成果  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 地基基础 > 特殊形式基础
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