玻璃纤维增强塑料锚杆设计研究_黄志怀
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1 锚杆选型
已知锚杆杆体的极限抗拉强度标准值 , 该型锚 杆的允许设计荷载由式 (1)计算可得 :
Nf =Af Kpuk
(1)
其中 , Nf为 GFRP锚杆轴向拉力设计值 , kN;A 为锚杆有效截面积 , mm2 ;fpuk为 GFRP锚杆的抗拉强
度标准值 , MPa;K为锚杆设计安全系数 , 参照 《锚杆
因此 , 建议采用两个并行夹具加钢垫板的方式 对 GFRP锚杆进行外部端部锚固 。 锚杆端部装配图
FRP/CM 2008.No.4
2008年第 4期
玻 璃 钢 /复 合 材 料
36
玻璃纤维增强塑料锚杆设计研究
2008年 7月
玻璃纤维增强塑料锚杆设计研究
黄志怀1, 2 , 李国维 1, 2
(1.岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室 , 南京 210098; 2.河海大学岩土工程科学研究所 , 南京 210098) 摘要 :锚杆支护 方法在岩体加固工程中被广泛应用 , 锚杆作为支 护结构的核 心应具有 足够的 安全度 和耐久 性 。 由于钢 材易腐蚀 , 钢锚杆的耐久性受 到质疑 。 玻璃纤 维增强 塑料 (GFRP)锚杆是 一种由 树脂和 玻璃纤 维复合而 成的 新型 加固材 料 , 具有较好的力学性能和耐 腐蚀性能 , 用其代替传统钢筋用于边坡加固可较好地解决锚杆耐久性问题 。 GFRP锚杆的结构 设计包括锚杆选型 , 内 、 外锚固段设计 , 锚杆间距设计等 内容 。与 钢锚杆相比 , GFRP锚杆对横向荷载 有较强的敏感性 , 不 能直接与紧固器 (如螺母 )相连 。 本项目对自发研制的螺纹耦合半模钢 夹具的夹持力 进行了 试验测 试 。 试验结 果表明 , 单 个夹具的夹持力可达 到 15 t, 两个夹具并行使用 , 可达到 35 t的 夹持力 , 完全满 足工程锚 杆最大 荷载设 计要求 。 但 夹具与 混凝土之间的粘结力 均低于锚杆的设计强度 , 因此 , 采用两个并行夹具加钢垫板的方式对 GFRP锚杆进行外部端部锚固 。 关键词 :玻璃纤维增强塑 料 ;锚杆 ;夹具 ;锚固 ;设计 中图分类号 :TP391.9 文献标识码 :A 文章编号 : 1003-0999 (2008) 04 -0036 -05
值 , 参照 国 家标 准 《锚杆 喷 射混 凝 土支 护 技术 规
范 》, 取 0.8倍标准值 , 见表 2。
表 2 钢筋、GFRP筋与水泥砂浆的粘结强度标准值
类 型 水泥砂浆与螺纹钢筋
粘结强度标准值 /MPa 2.0 ～ 3.0
水泥砂浆与 GFRP筋
2.5 ～ 3.5
注 :粘结长度小于 6.0m;水泥砂浆抗压强度标准值为 30MPa。
收稿日期 : 2007-11-08 基金项目 :广东省交通科技项目 (2004-17) 作者简介 :黄志怀 (1979-), 男, 博士 , 主要从事边坡及锚杆加固试验研究方面的工作 。
FRP/CM 20ห้องสมุดไป่ตู้8.No.4
2008年第 4期
玻 璃 钢 /复 合 材 料
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增强塑料筋拉杆的纵向高抗拉性能 , 还必须设计与 GFRP锚杆相适应的端部锚具 。
钢垫板厚为 20mm, 外方 内圆 , 内部 圆孔 的直
径为 35mm, 比 GFRP锚杆 的直 径略 大 , 保证 锚杆
能顺利穿过 钢板 。 外部 正方体 的边长 为 200mm。
如图 2所示 。 钢垫板的放置对于锚杆 及夹具本身
起到一个限位的作 用 (类似于 锚索 框架梁 加固中
的限位板 )。
如图 3所示 。
(2)只加锚具的最大抗拔力 螺纹耦合半模钢夹具的特点是能增大夹具与杆
体的有效接触面积 , 通过固定螺丝使锚杆锚固段承 受的压应力固定不变 , 克服了树脂的抗压强度较小 的缺陷 , 避免了试件在破坏之前端头被压坏的现象 , 有效地解决了 “滑脱 ”和 “抽芯 ”问题 。 如图 1所示 , 单个夹具长度 80mm。
岩土锚固是岩土工程领域的重要分支 。在岩土 工程中采用锚固技术 , 能比较充分地调动和提高岩
土体自身的强度和稳定性 , 缩小结构物尺寸和减轻 其自重 , 显著节约工程材料 。 锚固技术己经成为提
高岩土工程稳定性和解决复杂的岩土工程问题的有
效方法之一 , 目前己在边坡 、基坑 、矿井 、隧道 、地下 工程 、坝体 、航道 、机场 、港口以及抗倾 、抗浮结构等 工程建设与改造中广泛应用[ 1] 。
圆形截面夹具 :圆形截面夹具截面 周长为 L=
520mm, 锚固长度 l为 200mm, 粘结强度设计值 q取
2.0MPa, 代入式 (3), 可得 N为 208kN。
结果表明 , 两种截面夹具与混凝土之间的粘结
力均低于 K60-φ32 永久性锚杆的设计强度 220kN。
不能满足设计要求 。
(3)锚具加刚性垫板最大抗拔力
拉强度标准值 560MPa。 K60-φ32 锚杆的抗拉强 度 标准值高于 OW系列 φ32锚杆 0.35倍 。同时 , K60-
φ32锚杆的试验结果重复性优于 OW系列 φ32 锚
杆 。因 此 , 建议 采用 K60-φ32 锚 杆作为 设计 使 用 锚杆 。
K60-φ32锚杆有效直径 A=706.85mm2, 带入式
未对 GFRP锚 杆 外锚 固 段 做任 何 处 理 , 仅 凭
GFRP锚杆与框架梁内的混凝土之 间的粘结 , 可 由
下式计算可得 GFRP锚杆的最大抗拉拔力 :
N =πdqL
(2)
其中 , L为锚固段的长度 , mm;N为锚杆轴向抗
拉力 , kN;d为纤维增强塑料筋锚杆直 径 , mm;q为
水泥浆与纤维增强塑料筋拉 杆间的粘结强 度设计
为使我国的岩土 锚固设计和施 工符合经济 合 理 、技术先进 、安全可靠的原则 , 1986年我国颁发了 国家标准 《锚杆喷射混凝土支护技术规范 》[ 2] ;1990 年颁发了 《土层锚杆设计施工规范 》[ 3] ;2001年又颁 布了修订后的 《锚杆喷射混凝土支护技术规范 》[ 4] 。 这些规范对岩土锚杆的设计 、材料 、施工 、防腐 、试验 和检测等都作了明确规定 。对预应力锚杆服务年限 2年或 2年以上的定为永久锚杆 , 反之为临时锚杆 。 锚杆设计采用统一的安全系数 , 见表 1。
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玻璃纤维增强塑料锚杆设计研究
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(b)锚具和混凝土之间的粘结力
锚具和 混 凝 土之 间 的 粘 结 力可 以 通 过 下 式
计算 :
N =Lql
(3)
其中 , L是夹具的周长 , mm;N为锚杆轴向抗拉
力 , kN;l为锚固长度 , mm;q为水泥浆与纤维 增强
计算可得 , 30cm锚固长度 情况下 , GFRP锚杆 所能承受的最大抗拔力 75.4kN, 远远低于锚杆的设 计拉力 220kN。
因此 , 锚杆施工过程中 , 为防止 GFRP锚杆在运 行期间从框架中拔出 , 必须对 GFRP锚杆进行端部 锚固处理 , 我们课题组自行设计和研制了 GFRP锚 杆锚具 。
表 1 锚杆安全系数列表
锚杆破坏后危害程度
危害轻微 , 不构成公共安全问题 危害较大 , 但公共安全无问题 危害大 , 会出现公共安全问题
锚杆类型
临时
永久
锚杆
锚杆
1.4
1.8
1.6
2.0
1.8
2.2
锚固技术以其独特的效应 、简便的工艺 、广泛的 用途 、经济的造价在岩土工程的建设和改造中具有 重要的作用 。 但目前工程中惯用的钢锚杆也存在着 一些突出的问题 , 主要有 ①钢筋腐蚀问题 ;②防腐处 理问题 ;③自重大 ;④运输 、安装困难 。 钢锚杆的这 些不足都制约了钢锚杆的应用 , 并且钢锚杆的腐蚀 不仅影响结构的耐久性 , 严重时还会出现重大工程 事故 。纤维增强塑料筋锚杆能够克服钢锚杆的这些 不足 , 其主要特性为 ①高耐久性 材料 , 无需 防腐处 理 ;②自重轻 , 制造 、运输 、安装容易 , 施工方便 、效率 高 ;③构造简单 ;④张拉和重新张拉简单 ;⑤易适应 岩上层变形 , 因此由于岩土层徐变的张拉损失减小 ; ⑥抗电磁性 , 可用于磁场和有散乱电流的地方 ;⑦即 使在侵蚀性环境中也无需特殊处理 ;⑧能用光纤传 感器监测 ;⑨可用传统的锚杆装配技术施工 。因此 , 纤维增强塑料筋锚杆为锚固技术在岩土工程中的应 用开辟了更为广阔的前景 [ 5, 6] 。
塑料筋拉 杆间的 粘结 强度设 计值 , 参 照国 家标 准
《锚杆喷射混凝土支护技术规 范 》, 取 0.8倍标 准
值 , 见表 2。
正六边形截面夹具 :正六边形截面夹具截面周
长为 L=400mm。锚固长度 l为 200mm, 粘结强度设
计值 q取 2.0MPa, 代入式 (3), 可得 N为 160kN。
图 1 GFRP锚杆螺纹耦合半模钢夹具照片
(a)锚具和锚杆之间的夹持力 为解决 GFRP锚杆外部端头锚固问题 , 课题组 对自发研制的螺纹耦合半模钢夹具的夹持力进行了 试验测试 。 试验结果表明 , 单个夹具的夹持力可以 达到 15t, 两个夹具并行使用 , 可达到 35t的夹持力 , 完全满足工程锚杆最大荷载设计要求 。 因此 , 对于 K60-φ32锚杆 , 采用两个并行夹具 。 就可以对锚杆 进行端部锚固 。
图 3 GFRP锚杆锚固端大样图
3 GFRP锚杆内锚固段设计
3.1 GFRP锚杆钻孔直径 锚固段直径主要取决于锚筋的类型和尺寸 、防
腐要求 、钻头尺寸和地层情况 。为保证最小的粘结 , 钢锚杆的横截面积 As与钻孔面 积 Aa之比在 2 ～ 15%之间 , 一般取 5.5 ～ 12.5%。对于 GFRP锚杆 , Ag与 Aa之比为 8 ～ 12%。
图 2 钢垫板大样图
本 次 GFRP锚 杆 外 锚 端 设 计 , 钢 板 厚 度 为 20mm, 螺纹耦合半模钢夹 具单个长度为 80mm, 两 个并行使用长度为 160mm。 因此 , 锚固端总长度为 180mm, 完全可以置于钢筋笼中间 。 钢垫板可以和 钢筋笼搭接成一体 。 可完全避免锚具和混凝土之间 的粘结不足问题 。
喷射混凝土支护技术规范 》 (GB50086-2001), 临时
锚杆取 1.6, 永久锚杆取 1.8。
项目前期工作中 , 对国内两个不同厂家生产的
GFRP锚杆进行力学特性测试 。
试验结果表明 , 南京奥沃科技发展有限公司生
产的 OW系列 φ32锚杆的抗拉强度标准值 412MPa;
海绩满玻璃钢制品有限 公司的 K60-φ32 锚杆的 抗
相比 , 存在明显不足 。 因此 , 不可能像钢筋锚杆那样
在孔口处弯曲 。
我国国内设计的 锚杆框架梁的 最小截面积 为
300 ×350mm。框架梁最小厚度为 30mm。中间布置
钢筋笼 。钢筋笼距框架梁边缘为 50mm。 确保混凝
土完全包裹钢筋 , 避免钢筋裸露在外 , 受到外界环境
侵蚀 。
(1)纯粘结型的最大抗拔力
对于 K60-φ32锚杆 , 钻孔直径为 90 ～ 110mm。 3.2 托架施工设计
在锚杆加固施工中 , 托架主要起一个固定锚杆 位置的作用 , 即把加固锚杆固定在钻孔的中部 , 这样 灌浆后 , 浆液会把锚杆裹在正中间 。 钢钢筋锚杆托 架的施工主要是把支架焊接在钢筋锚杆上 , 每一个 位置焊接两个支架即可保证锚杆处于钻孔的中心位 置 。 由于 GFRP锚杆的组成材料为玻璃纤维 , 托架 施工工艺不能像钢筋锚杆那样简单的焊接支架 , 为 此我们专门设计和研制了 GFRP锚杆托架 , 如图 4 所示 。
锚杆设计包括确定外荷载的类型和大小 、确定 锚杆的布局和安设角度 、锚杆结构设计 、验算锚杆的 稳定性等 。 GFRP锚杆的 结构 设计 包括 锚固体 设 计 、拉杆设计以及锚头设计等内容 。与钢锚杆相比 , GFRP锚杆对横向荷 载有较强的敏感性 , 不 能直接 与紧固器 (如螺母 )相连 [ 7, 8] 。因此 , 为了发挥纤维
(1), 计 算 得 K60-φ32 临 时 锚 杆 的 设 计 荷 载 为
250kN, K60-φ32永久锚杆的设计荷载为 220kN。
2 GFRP锚杆外锚段设计
钢筋锚杆安装过程中 , 孔口段 , 钢筋锚杆直接打
弯后和框架梁内的主筋搭接在一起 。
GFRP锚杆属于树脂纤维复合材料 。 锚杆本身
不能焊接 , 同时 , GFRP复合材料的抗弯性能和钢筋
已知锚杆杆体的极限抗拉强度标准值 , 该型锚 杆的允许设计荷载由式 (1)计算可得 :
Nf =Af Kpuk
(1)
其中 , Nf为 GFRP锚杆轴向拉力设计值 , kN;A 为锚杆有效截面积 , mm2 ;fpuk为 GFRP锚杆的抗拉强
度标准值 , MPa;K为锚杆设计安全系数 , 参照 《锚杆
因此 , 建议采用两个并行夹具加钢垫板的方式 对 GFRP锚杆进行外部端部锚固 。 锚杆端部装配图
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玻璃纤维增强塑料锚杆设计研究
2008年 7月
玻璃纤维增强塑料锚杆设计研究
黄志怀1, 2 , 李国维 1, 2
(1.岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室 , 南京 210098; 2.河海大学岩土工程科学研究所 , 南京 210098) 摘要 :锚杆支护 方法在岩体加固工程中被广泛应用 , 锚杆作为支 护结构的核 心应具有 足够的 安全度 和耐久 性 。 由于钢 材易腐蚀 , 钢锚杆的耐久性受 到质疑 。 玻璃纤 维增强 塑料 (GFRP)锚杆是 一种由 树脂和 玻璃纤 维复合而 成的 新型 加固材 料 , 具有较好的力学性能和耐 腐蚀性能 , 用其代替传统钢筋用于边坡加固可较好地解决锚杆耐久性问题 。 GFRP锚杆的结构 设计包括锚杆选型 , 内 、 外锚固段设计 , 锚杆间距设计等 内容 。与 钢锚杆相比 , GFRP锚杆对横向荷载 有较强的敏感性 , 不 能直接与紧固器 (如螺母 )相连 。 本项目对自发研制的螺纹耦合半模钢 夹具的夹持力 进行了 试验测 试 。 试验结 果表明 , 单 个夹具的夹持力可达 到 15 t, 两个夹具并行使用 , 可达到 35 t的 夹持力 , 完全满 足工程锚 杆最大 荷载设 计要求 。 但 夹具与 混凝土之间的粘结力 均低于锚杆的设计强度 , 因此 , 采用两个并行夹具加钢垫板的方式对 GFRP锚杆进行外部端部锚固 。 关键词 :玻璃纤维增强塑 料 ;锚杆 ;夹具 ;锚固 ;设计 中图分类号 :TP391.9 文献标识码 :A 文章编号 : 1003-0999 (2008) 04 -0036 -05
值 , 参照 国 家标 准 《锚杆 喷 射混 凝 土支 护 技术 规
范 》, 取 0.8倍标准值 , 见表 2。
表 2 钢筋、GFRP筋与水泥砂浆的粘结强度标准值
类 型 水泥砂浆与螺纹钢筋
粘结强度标准值 /MPa 2.0 ～ 3.0
水泥砂浆与 GFRP筋
2.5 ～ 3.5
注 :粘结长度小于 6.0m;水泥砂浆抗压强度标准值为 30MPa。
收稿日期 : 2007-11-08 基金项目 :广东省交通科技项目 (2004-17) 作者简介 :黄志怀 (1979-), 男, 博士 , 主要从事边坡及锚杆加固试验研究方面的工作 。
FRP/CM 20ห้องสมุดไป่ตู้8.No.4
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增强塑料筋拉杆的纵向高抗拉性能 , 还必须设计与 GFRP锚杆相适应的端部锚具 。
钢垫板厚为 20mm, 外方 内圆 , 内部 圆孔 的直
径为 35mm, 比 GFRP锚杆 的直 径略 大 , 保证 锚杆
能顺利穿过 钢板 。 外部 正方体 的边长 为 200mm。
如图 2所示 。 钢垫板的放置对于锚杆 及夹具本身
起到一个限位的作 用 (类似于 锚索 框架梁 加固中
的限位板 )。
如图 3所示 。
(2)只加锚具的最大抗拔力 螺纹耦合半模钢夹具的特点是能增大夹具与杆
体的有效接触面积 , 通过固定螺丝使锚杆锚固段承 受的压应力固定不变 , 克服了树脂的抗压强度较小 的缺陷 , 避免了试件在破坏之前端头被压坏的现象 , 有效地解决了 “滑脱 ”和 “抽芯 ”问题 。 如图 1所示 , 单个夹具长度 80mm。
岩土锚固是岩土工程领域的重要分支 。在岩土 工程中采用锚固技术 , 能比较充分地调动和提高岩
土体自身的强度和稳定性 , 缩小结构物尺寸和减轻 其自重 , 显著节约工程材料 。 锚固技术己经成为提
高岩土工程稳定性和解决复杂的岩土工程问题的有
效方法之一 , 目前己在边坡 、基坑 、矿井 、隧道 、地下 工程 、坝体 、航道 、机场 、港口以及抗倾 、抗浮结构等 工程建设与改造中广泛应用[ 1] 。
圆形截面夹具 :圆形截面夹具截面 周长为 L=
520mm, 锚固长度 l为 200mm, 粘结强度设计值 q取
2.0MPa, 代入式 (3), 可得 N为 208kN。
结果表明 , 两种截面夹具与混凝土之间的粘结
力均低于 K60-φ32 永久性锚杆的设计强度 220kN。
不能满足设计要求 。
(3)锚具加刚性垫板最大抗拔力
拉强度标准值 560MPa。 K60-φ32 锚杆的抗拉强 度 标准值高于 OW系列 φ32锚杆 0.35倍 。同时 , K60-
φ32锚杆的试验结果重复性优于 OW系列 φ32 锚
杆 。因 此 , 建议 采用 K60-φ32 锚 杆作为 设计 使 用 锚杆 。
K60-φ32锚杆有效直径 A=706.85mm2, 带入式
未对 GFRP锚 杆 外锚 固 段 做任 何 处 理 , 仅 凭
GFRP锚杆与框架梁内的混凝土之 间的粘结 , 可 由
下式计算可得 GFRP锚杆的最大抗拉拔力 :
N =πdqL
(2)
其中 , L为锚固段的长度 , mm;N为锚杆轴向抗
拉力 , kN;d为纤维增强塑料筋锚杆直 径 , mm;q为
水泥浆与纤维增强塑料筋拉 杆间的粘结强 度设计
为使我国的岩土 锚固设计和施 工符合经济 合 理 、技术先进 、安全可靠的原则 , 1986年我国颁发了 国家标准 《锚杆喷射混凝土支护技术规范 》[ 2] ;1990 年颁发了 《土层锚杆设计施工规范 》[ 3] ;2001年又颁 布了修订后的 《锚杆喷射混凝土支护技术规范 》[ 4] 。 这些规范对岩土锚杆的设计 、材料 、施工 、防腐 、试验 和检测等都作了明确规定 。对预应力锚杆服务年限 2年或 2年以上的定为永久锚杆 , 反之为临时锚杆 。 锚杆设计采用统一的安全系数 , 见表 1。
FRP/CM 2008.No.4
38
玻璃纤维增强塑料锚杆设计研究
2008年 7月
(b)锚具和混凝土之间的粘结力
锚具和 混 凝 土之 间 的 粘 结 力可 以 通 过 下 式
计算 :
N =Lql
(3)
其中 , L是夹具的周长 , mm;N为锚杆轴向抗拉
力 , kN;l为锚固长度 , mm;q为水泥浆与纤维 增强
计算可得 , 30cm锚固长度 情况下 , GFRP锚杆 所能承受的最大抗拔力 75.4kN, 远远低于锚杆的设 计拉力 220kN。
因此 , 锚杆施工过程中 , 为防止 GFRP锚杆在运 行期间从框架中拔出 , 必须对 GFRP锚杆进行端部 锚固处理 , 我们课题组自行设计和研制了 GFRP锚 杆锚具 。
表 1 锚杆安全系数列表
锚杆破坏后危害程度
危害轻微 , 不构成公共安全问题 危害较大 , 但公共安全无问题 危害大 , 会出现公共安全问题
锚杆类型
临时
永久
锚杆
锚杆
1.4
1.8
1.6
2.0
1.8
2.2
锚固技术以其独特的效应 、简便的工艺 、广泛的 用途 、经济的造价在岩土工程的建设和改造中具有 重要的作用 。 但目前工程中惯用的钢锚杆也存在着 一些突出的问题 , 主要有 ①钢筋腐蚀问题 ;②防腐处 理问题 ;③自重大 ;④运输 、安装困难 。 钢锚杆的这 些不足都制约了钢锚杆的应用 , 并且钢锚杆的腐蚀 不仅影响结构的耐久性 , 严重时还会出现重大工程 事故 。纤维增强塑料筋锚杆能够克服钢锚杆的这些 不足 , 其主要特性为 ①高耐久性 材料 , 无需 防腐处 理 ;②自重轻 , 制造 、运输 、安装容易 , 施工方便 、效率 高 ;③构造简单 ;④张拉和重新张拉简单 ;⑤易适应 岩上层变形 , 因此由于岩土层徐变的张拉损失减小 ; ⑥抗电磁性 , 可用于磁场和有散乱电流的地方 ;⑦即 使在侵蚀性环境中也无需特殊处理 ;⑧能用光纤传 感器监测 ;⑨可用传统的锚杆装配技术施工 。因此 , 纤维增强塑料筋锚杆为锚固技术在岩土工程中的应 用开辟了更为广阔的前景 [ 5, 6] 。
塑料筋拉 杆间的 粘结 强度设 计值 , 参 照国 家标 准
《锚杆喷射混凝土支护技术规 范 》, 取 0.8倍标 准
值 , 见表 2。
正六边形截面夹具 :正六边形截面夹具截面周
长为 L=400mm。锚固长度 l为 200mm, 粘结强度设
计值 q取 2.0MPa, 代入式 (3), 可得 N为 160kN。
图 1 GFRP锚杆螺纹耦合半模钢夹具照片
(a)锚具和锚杆之间的夹持力 为解决 GFRP锚杆外部端头锚固问题 , 课题组 对自发研制的螺纹耦合半模钢夹具的夹持力进行了 试验测试 。 试验结果表明 , 单个夹具的夹持力可以 达到 15t, 两个夹具并行使用 , 可达到 35t的夹持力 , 完全满足工程锚杆最大荷载设计要求 。 因此 , 对于 K60-φ32锚杆 , 采用两个并行夹具 。 就可以对锚杆 进行端部锚固 。
图 3 GFRP锚杆锚固端大样图
3 GFRP锚杆内锚固段设计
3.1 GFRP锚杆钻孔直径 锚固段直径主要取决于锚筋的类型和尺寸 、防
腐要求 、钻头尺寸和地层情况 。为保证最小的粘结 , 钢锚杆的横截面积 As与钻孔面 积 Aa之比在 2 ～ 15%之间 , 一般取 5.5 ～ 12.5%。对于 GFRP锚杆 , Ag与 Aa之比为 8 ～ 12%。
图 2 钢垫板大样图
本 次 GFRP锚 杆 外 锚 端 设 计 , 钢 板 厚 度 为 20mm, 螺纹耦合半模钢夹 具单个长度为 80mm, 两 个并行使用长度为 160mm。 因此 , 锚固端总长度为 180mm, 完全可以置于钢筋笼中间 。 钢垫板可以和 钢筋笼搭接成一体 。 可完全避免锚具和混凝土之间 的粘结不足问题 。
喷射混凝土支护技术规范 》 (GB50086-2001), 临时
锚杆取 1.6, 永久锚杆取 1.8。
项目前期工作中 , 对国内两个不同厂家生产的
GFRP锚杆进行力学特性测试 。
试验结果表明 , 南京奥沃科技发展有限公司生
产的 OW系列 φ32锚杆的抗拉强度标准值 412MPa;
海绩满玻璃钢制品有限 公司的 K60-φ32 锚杆的 抗
相比 , 存在明显不足 。 因此 , 不可能像钢筋锚杆那样
在孔口处弯曲 。
我国国内设计的 锚杆框架梁的 最小截面积 为
300 ×350mm。框架梁最小厚度为 30mm。中间布置
钢筋笼 。钢筋笼距框架梁边缘为 50mm。 确保混凝
土完全包裹钢筋 , 避免钢筋裸露在外 , 受到外界环境
侵蚀 。
(1)纯粘结型的最大抗拔力
对于 K60-φ32锚杆 , 钻孔直径为 90 ～ 110mm。 3.2 托架施工设计
在锚杆加固施工中 , 托架主要起一个固定锚杆 位置的作用 , 即把加固锚杆固定在钻孔的中部 , 这样 灌浆后 , 浆液会把锚杆裹在正中间 。 钢钢筋锚杆托 架的施工主要是把支架焊接在钢筋锚杆上 , 每一个 位置焊接两个支架即可保证锚杆处于钻孔的中心位 置 。 由于 GFRP锚杆的组成材料为玻璃纤维 , 托架 施工工艺不能像钢筋锚杆那样简单的焊接支架 , 为 此我们专门设计和研制了 GFRP锚杆托架 , 如图 4 所示 。
锚杆设计包括确定外荷载的类型和大小 、确定 锚杆的布局和安设角度 、锚杆结构设计 、验算锚杆的 稳定性等 。 GFRP锚杆的 结构 设计 包括 锚固体 设 计 、拉杆设计以及锚头设计等内容 。与钢锚杆相比 , GFRP锚杆对横向荷 载有较强的敏感性 , 不 能直接 与紧固器 (如螺母 )相连 [ 7, 8] 。因此 , 为了发挥纤维
(1), 计 算 得 K60-φ32 临 时 锚 杆 的 设 计 荷 载 为
250kN, K60-φ32永久锚杆的设计荷载为 220kN。
2 GFRP锚杆外锚段设计
钢筋锚杆安装过程中 , 孔口段 , 钢筋锚杆直接打
弯后和框架梁内的主筋搭接在一起 。
GFRP锚杆属于树脂纤维复合材料 。 锚杆本身
不能焊接 , 同时 , GFRP复合材料的抗弯性能和钢筋