论文部分内容阅读
传统岩锚体系一般采用普通水泥浆或水泥砂浆作为注浆料、钢筋或钢绞线作为锚杆，普遍面临着浆体强度退化、钢筋锈蚀导致的结构耐久性问题和由于浆体粘结强度较低导致的锚固长度长、地下工程量大等问题。此外由于岩锚结构建成以后的维护、加固极为困难，岩锚系统设计基本上不考虑日后大型维护和更换。这就要求岩锚系统所使用的材料必须具有超高性能，以保证处于恶劣环境工作的岩锚体系在长期荷载作用下的稳定性和耐久性。碳纤维增强复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)以其强度高、重量轻和免锈蚀等优异性能极有希望成为处于恶劣自然环境下传统岩锚体系中钢锚杆的替代品， RPC（Reactive Powder concrete）及DSP（Densified Systems Containing homogeneouslyarranged ultrafine Particles）以其具有的超高抗压强度、高耐久性及高韧性等优良性能极有希望成为岩锚体系中传统普通水泥注浆料的替代品。本文结合湖南省交通厅科技计划项目－基于高性能材料的大型岩锚体系应用研究，以湖南省矮寨特大悬索桥中所采用的以CFCC（Carbon Fiber CompositeCable）为锚杆，RPC与DSP为灌浆料的新岩锚吊杆的设计与施工为工程背景，对高性能注浆体与新型岩锚结合面间粘结性能进行了试验研究，主要内容包括：(1)通过粘结式锚固试件的拉伸试验，对RPC与CFCC筋间界面粘结性能进行了研究，得到了平均界面粘结强度平均值为14.49~18.21MPa，CFCC筋在RPC中的临界锚固长度为25d与30d之间。此外还研究了CFCC单丝筋粘结性能的差异和不同锚固方式对界面粘结性能的影响；(2)建立了相应的计算公式对RPC－CFCC粘结锚固试件平均界面粘结强度及临界锚固长度进行了预测，建立了锚固段应力分布模型对锚固段应力分布进行预测，预测值与试验值均吻合较好；(3)基于现场拉拔试验与室内推出试验，研究了高性能注浆体与岩石间界面粘结性能，结果表明：RPC、DSP与精轧螺纹钢间粘结强度为26.61~31MPa，试验中发生螺纹钢筋与注浆体间界面破坏，此时注浆体与灰岩间相应的粘结应力为7.1~8.27MPa，仍远大于普通水泥浆与岩石间0.1~3MPa的粘结强度；RPC、DSP、普通水泥浆与花岗岩间粘结强度分别为11.50MPa、9.39MPa、2.57MPa；(4)采用大型通用有限元软件ANSYS建立实体有限元模型对岩锚体系中岩盘受力进行分析，对岩锚张拉后岩盘的受力范围及受力大小进行了研究，并探讨了不同锚杆间距以及不同锚杆埋深对岩盘受力的影响。