BFRP土层锚杆界面力学行为研究

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玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋具有轻质高强、耐腐蚀、环保等优异性能,用作锚杆可解决传统钢锚杆易腐蚀的缺点,作为新型复合材料的代表在岩土工程具有广阔的应用前景和经济价值。本文在文献研究的基础上,针对广泛存在于中国西部山区的川西崩坡积混合土这一特殊土质,采用室内试验和数值模拟的方法对BFRP土层锚杆界面力学行为进行了探讨。通过12组室内试验对锚杆类型、直径、锚固长度、灌浆体直径四个变量进行对比,分析锚固体的破坏形式、影响因素、第一和第二界面正应力及剪应力的轴向分布规律,并得出了第二界面的粘结-滑移曲线。试验结果表明,正常试验组锚杆正应力沿轴向呈现非均匀衰减,剪应力则呈现先上升后下降的单峰曲线形式;锚固体的峰值正应力位置随荷载增加发生后移;砂浆体环向裂缝的存在,对BFRP锚杆的拉拔力学特性产生了重要影响,降低了锚杆的轴应力水平,并使其沿轴向呈单/多峰分布形式。采用ABAQUS有限元软件开展了锚杆拉拔数值分析,第二界面采用内聚力单元进行模拟,并采用双线性本构模型描述牵引-分离准则。最后得出了锚杆的荷载-位移曲线、锚杆及灌浆体应力沿轴向的分布形式。通过与试验结果对比,验证了CZM法模拟BFRP锚杆拉拔破坏的有效性,并对其中存在的问题进行了分析。
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