[发明专利]一种GFRP抗浮锚杆杆体-锚固体界面摩阻力与结合力的分析方法

说明书

本发明属岩土工程技术领域，涉及一种GFRP抗浮锚杆杆体‑锚固体界面摩阻力与结合力的分析方法，先采用GFRP抗浮锚杆拉拔试验装置对GFRP抗浮锚杆的现场拉拔破坏性试验，获得GFRP抗浮锚杆的粘结力、锚杆杆体位移与锚固体位移数据，然后建立GFRP抗浮锚杆杆体‑锚固体界面摩阻力与结合力沿锚固深度分布函数模型，从细观角度将粘结力分为结合力与摩阻力两部分，利用线弹性理论分析法将锚杆视为弹性体，推导出较为接近实际情况的杆体‑锚固体界面摩阻力分布函数，为探究锚杆有效锚固长度，分析摩阻力工作机制提供理论基础；可直观描述不同材料特性下锚杆杆体‑锚固体界面的结合力作用规律，具有较广泛的适用性。

技术领域:

本发明属岩土工程技术领域，涉及一种抗浮工程中GFRP抗浮锚杆杆体-锚固体界面摩阻力与结合力(机械咬合力与化学黏着力的合力)的分析方法，通过建立锚杆杆体-锚固体界面摩阻力与结合力分别沿锚固深度分布函数模型进行分析。

背景技术：

随着城市建(构)筑物基础开挖深度的不断加深，抗浮问题日益突出。由于具有承载力高、分散应力、施工方便、造价低等优势，钢筋锚杆用于抗浮的工程已不胜枚举。但沿海或者是腐蚀性场地中存在大量侵蚀性离子，会对钢筋抗浮锚杆产生化学腐蚀，特别是存在杂散电流的区域(地铁、有轨电车等)，金属材质的抗浮锚杆会不同程度地遭受电化学腐蚀，降低锚杆的使用寿命，耐久性得不到保证。相比于钢筋锚杆，玻璃纤维增强聚合物(GlassFiber Reinforced Polymer,即GFRP)锚杆因其抗拉强度高、抗电磁干扰性能好、抗腐蚀性强、松弛性低、重量轻、造价低、可用光纤传感测试技术监测等技术优势，被人们视为代替传统钢筋用作抗浮锚杆的最佳材料之一，并且越来越多的应用于复杂地质环境下的抗浮工程中。

但是，由于GFRP材料用作抗浮锚杆的研究历史较短，人们对其研究成果多停留在宏观角度，而从细观方向的分析较少，导致对其细观力学特性的认识尚不完善，尤其是GFRP锚杆杆体与周围锚固体接触面位置的力学规律。

目前，国内外学者通常依靠测量锚杆杆体与锚固体接触面位置粘结力的方法分析此部位的力学特性，实际上，锚杆所受粘结力是由摩阻力、机械咬合力和化学黏着力按不同比例组成的合力，因此，有必要从细观角度对各分力作用规律进行详细分析以便更好理解粘结力的工作特性。而且通过研究发现，摩阻力与锚杆所受拉拔力方向相反，可通过理论计算或试验测量等方式得出，然而机械咬合力与化学黏着力的作用机理较为复杂，作用方向随锚杆表面变化而变化，故很难对其作用规律进行准确描述。由于机械咬合力与化学黏着力需通过锚杆与锚固体紧密结合才能发挥作用，因此本发明将机械咬合力与化学黏着力的合力称为结合力，从细观角度分别研究其与摩阻力的力学特性。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种GFRP抗浮锚杆杆体-锚固体界面摩阻力与结合力的分析方法，基于现场拉拔试验与线弹性理论分析法建立了摩阻力与结合力沿锚固深度分布的数学模型，并对其进行分析。

为了实现上述目的，本发明对GFRP抗浮锚杆杆体-锚固体界面摩阻力与结合力进行分析的具体过程为：

步骤一：采用GFRP抗浮锚杆拉拔试验装置对GFRP抗浮锚杆的现场拉拔破坏性试验，获得GFRP抗浮锚杆的粘结力、锚杆杆体位移与锚固体位移数据；

步骤二：建立GFRP抗浮锚杆杆体-锚固体界面摩阻力与结合力沿锚固深度分布函数模型，具体过程如下：