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    桥梁与隧道工程开题报告 高性能岩锚体系界面间粘结性能的试验研究.docx

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    桥梁与隧道工程开题报告 高性能岩锚体系界面间粘结性能的试验研究.docx

    **大学硕士研究生毕业(学位)论文开题报告 姓 名 学 号 已修学分 所属学院 土木工程学院 一级学科 土木工程 二级学科 桥梁与隧道工程 指导教师 开题时间 研究方向 大跨度桥梁关键技术研究 论文题目 高性能岩锚体系界面间粘结性能的试验研究 1 一、文献综述 高性能岩锚体系采用高性能材料CFRP与RPC作为锚杆与灌浆料,以期形成一种高效、耐久的岩锚结构,解决传统的岩锚体系普遍面临的由于钢筋锈蚀、混凝土老化导致的结构耐久性问题,其成果将在土木工程领域具有广泛的应用前景。本次研究的主要对象是高性能材料CFRP与RPC,主要通过试验研究高性能岩锚体系界面间粘结性能。 1.1 高性能材料基本概况 RPC 活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)是20 世纪90 年代初国外研究开发的一种超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Perance Concrete),它是由法国Bouygues实验室于1993年研制出一种超高抗压强度、高耐久性及高韧性的新型水泥基复合材料,由于提高了组分的细度和反应活性,因此被称为活性粉末混凝土。它具有较高的韧性、抗压强度和优异的耐久性能,在RPC内加入适量的钢纤维(体积率2左右)后,其峰值点应变可高达0.0038左右,残余强度为峰值强度85时的极限压应变可超过0.005,远远高于普通高强混凝土的相应值。加拿大1994年开始RPC的工业性试验,并于1996年至1997年间进行了一系列工程试验,以确定RPC在实际工作条件下的力学性能。1998年8月在加拿大Sherbrooke省召开的高性能混凝土与活性粉末混凝土国际研讨会,就RPC的原理、性能和应用进行了广泛的讨论,与会专家一致认为作为一类新型混凝土,RPC具有广阔的应用前景。 DSP 1981年丹麦工程师Bache.H首先提出了DSP的概念含有均匀分布的超细颗粒致密体 系The DSP technology-Densified Systems containing homogeneously arranged ultrafine Particles。DSP材料是由70~80水泥、20~30%平均粒径比水泥小l~2个数量级的超细材料、高效减水剂和水组成的,DSP材料是应用颗粒学原理,按照紧密堆积理论模型,并通过合理的颗粒堆积使材料达到最紧密堆积状态,颗粒之间再通过化学反应结合而得到均匀密实的高密实材料。 表1为RPC,DSP,HPC(高性能混凝土)和NC(普通混凝土)的主要性能比较。 表1 RPC、DSP、HPC、NC主要性能比较 混凝土种类 RPC200 DSP100 HPC NC 抗压强度/MPa 170230 83110 60100 2050 抗折强度/MPa 3060 1517.5 610 25 弹性模量/GPa 4060 50100 3040 3040 材料断裂韧性/kJm-2 2040 - 0.14 0.12 Cl-扩散系数/10-12m2s-1 0.02 0.1 0.6 1.1 冻融剥离/gcm-2 7 - 900 1000 流动度/mm 126254 350410 - - FRP FRP 是一种由纤维采用基底材料(如聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂等)胶合后,经过特制的模具拉挤成型的一种复合材料,按纤维材料可以分为碳纤维筋 CFRP 玻璃纤维筋 GFRP 和芳纶纤维筋 AFRP ,以及近来国外新开发的PBO-FRP复合材料和DFRPDyneema fiber reinforced plastic等复合材料,还有国内最近投入生产的连续玄武岩纤维GBF(Continuous Basalt Fiber);按照FRP的外形不同,又可分为片材、棒材和型材等几种。另外,从外形上也可以将之分为直线、平面和立体三种,如直线FRP筋材、平面板材、布材和网片以及三维的格栅等。FRP具有抗拉强度高、质量轻、不锈蚀、热膨胀系数低、无磁性以及抗疲劳性能好等优良特性。因此,用纤维塑料筋锚杆替代钢锚杆具有不需要防腐保护、 承载力高、重量轻、易于运输和安装等优点。本次研究的CFCC就是CFRP的一种,是碳纤维增强复合绞线筋。 1.2 文献综述 岩土锚固技术是从上世纪六十年代末提出并推广应用的,通过埋设在地层中的锚杆,将结构物与地层紧紧地联锁在一起,依赖锚杆与周围地层的抗剪强度传递结构物的拉力或使地层自身得到加固,以保持结构物和岩土体的稳定。岩土锚固主要用于边坡或地基 加固和锚固上部结构,为其提供抗力(如桥梁工程中悬索桥的隧道锚、岩锚吊杆,海底 隧道的抗浮锚杆等)。 目前的岩锚体系中,均采用高强钢丝或钢绞线作为锚杆、普通水泥砂浆作为地下锚固介质、普通预应力筋锚具作为锚杆外露张拉端的锚固体系。然而传统钢材和普通水泥砂浆由于其强度低、耐腐蚀性能较差,致使其实际应用面临以下主要问题由于钢筋锈蚀、混凝土老化导致的结构耐久性问题;采用传统的水泥砂浆及钢材,由于其强度较低,致使其材料用量和地下工程量一般较大。 基于上述的几种高性能材料的优异性能,将它们结合在一起,有望形成一种新的具有优良物理力学性能的地下岩锚结构型式而应用于实际工程,解决现今岩锚工程中出现的耐久性问题和工程量大的问题。 对于岩锚体系,界面粘结性能对于整体锚固性能有着重要作用,而灌浆料对于界面性能又起着关键作用。对于现今普通灌浆料存在的早期强度低、抗裂差、耐久性不佳、较低水灰比高强度配制下流动度差、粘结性能差等问题,土木材料研究工作者们对新型灌浆料的研发以及灌浆料与结合面间粘结性能进行了一系列针对性的研究。 万宇(2005年)等人报道了一种快硬灌浆料的试验研究采用特种水泥、石英砂和适宜的外加剂,研制出具有快硬早强、高流动度、适宜的可操作时间、微膨胀等特点的快硬灌浆料。该研究反映了目前国内研究的基本思路和现有水平。 瑞士Sika集团研究的水泥灌浆料和环氧灌浆料,无收缩,流动性好,强度增长快,一天的抗压强度可达55Mpa,后期抗压强度可达90Mpa,比国产灌浆料具有更高的稳定性和流动性。 龙万学(2006年)等人在灌浆料中加入了聚丙烯纤维,并进行了室内和现场的试验研究,结果表明聚丙烯纤维应用于预应力锚固灌浆材料可以改善砂浆的锚固性能,灌浆料与钻孔孔壁的粘结强度可提高20以上。 曲燕(2006年)等人研究TCGM高强无收缩灌浆料,它是以高强度材料作为骨料,以水泥作为结合剂,辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配置而成,既具有高密度、高强度和良好的粘结力,又具有高流态、早强和微膨胀的特点,便于满足战时快速抢修的要求。 董兰女(2007年)等人研究了HL-HGM高强无收缩灌浆料,它是一种高强度、无收缩、流动性大的灌浆材料,同时研究了不同水料比对灌浆料的流动度、泌水率、凝结时间、强度等性能的影响,介绍了其与环氧树脂砂浆灌浆相比,具有施工工艺简单,施工 进度快,工程质量高,节约成本,环保等特点。张发明[10](2001年)等人从分析影响粘结强度的众多因素入手,提出了确定岩锚粘结强度的两种经验方法,并建立了岩体质 量与粘结强度的相关关系。 贺奎(2008年)等人以P.O.42.5水泥为基础,通过骨料级配和多种外加剂的调整,研制出一种流动性良好、高强无收缩的ANG-II型灌浆料。选用优质骨料和最佳级配,配合高性能减水剂,使灌浆料初始流动度达300mm,半小时为280mm,并且利用二步膨胀机理,使材料的竖向膨胀率达0.40 0,使材料具有良好的填充性能。此外通过三次增强作用,使材料的28d抗压强度达93MPa,更加牢固耐久。 黄政宇(2009年)等人应用DSP原理,通过在水泥中掺加硅灰、石英粉、膨胀剂和纳米Si02,用比水泥颗粒尺寸小1~2个数量级的硅灰填充水泥颗粒之间的空隙,增加水泥的密实程度,再用颗粒尺寸更小的纳米硅填充水泥与硅灰之间的空隙,使得整个胶凝体系的密实度达到最大。通过大量的实验,研制出1 d强度高达45 MPa,28 d强度高达110 MPa,扩展度超过400mm,无泌水,微膨胀的早强、高强的高性能水泥基灌浆材料。 韩军(2005年)等人根据岩土锚固的有关试验资料,分析了影响锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的主要因素,提出了锚杆灌浆体与岩土体间粘结强度的建议值,并指出了锚杆受荷时,沿锚固段长度粘结应力分布的不均匀性,其不均匀程度随锚固段长度的增加而加剧。 徐景茂(2004年)等人对锚索内锚固段注浆体与孔壁之间峰值抗剪强度进行了试验研究,提出无论注浆体与孔壁还是注浆体与钢绞线之间,剪应力分布都是不均匀的,在内锚固段口部附近产生高度的剪应力集中,注浆体与孔壁之间的峰值抗剪强度随岩体的强度提高而减小。 张永兴(2008年)等人通过岩锚抗拔试验及注浆体与岩石黏结界面的直剪试验,对注浆体与岩石界面的黏结强度进行了深入研究,提出了锚孔孔壁的粗糙程度是影响界面粘结强度一个十分重要但长期以来却被忽视的因素。 李方元(2002年)等人结合混凝土与变形钢筋的粘结-滑移拔出试验及相关经验公式,分析总结了高强混凝土和普通混凝土与钢筋间粘结性能的差异。提出不同混凝土其粘结-滑移规律是不同的。对于C50等级以下的混凝土,其极限粘结应力基本与混凝土抗拉强度成正比,满足的关系,但对高强混凝土这一比例关系已不存在。要得到高强混凝土与钢筋间的粘结滑移正确的关系式,必须对其进行试验测试确定。 采用轻质、高强、耐腐蚀的FRP作为锚杆主要是为解决岩锚中因钢锚杆锈蚀而造成的耐久性问题,目前使用的FRP复合材料在具有上述优点的同时,还存在一些不足,主要表现为材料各向异性;GFRP和AFRP的弹性模量低;材料整体的抗剪强度及层间剪切强度低,因而造成连接件设计上的困难;另外,FRP材料直到拉断还表现出线弹性的力学特征,其断裂应变小,破坏呈脆性以及防火性能差等,这些也是其应用到实际工程中不可忽视的方面。FRP材料的连接和锚固以及组成结构的延性是这种材料应用到土木工程中必须注重的关键问题。 FRP作为普通配筋在美国、加拿大、日本已有工程实例。到目前为止,已有500多个工程结构应用FRP筋。FRP作为预应力筋主要是用于桥梁结构,采用FRP预应力筋修建的桥梁已有50多座,其中尤以日本最多。FRP拉索和吊杆的研究国内外正积极展开,但都处于起步阶段,在研究和应用的广度和深度上尚远远不够。相关的主要代表性研究成果如下 (1)瑞士联邦材料实验室(EMPA)完成了碳纤维增强塑料(CFRP)拉索的室内静动力实验; (2)美国加州大学提出的先进的复合材料斜拉桥体系碳纤维壳体桥梁塔柱系统。其塔柱和主梁均为碳纤维复合材料预制管并内填混凝土,拉索为CFRP拉索。 (3)1990 年,日本在PWRI(Public Works Research Institute)的支持下建成了一座全FRP结构的试验桥,用来验证全FRP 结构的可行性和耐久性。此桥为双塔双索面斜拉体系,桥柱、梁、桥板和扶手都是GFRP 拉挤型材,局部用CFRP 布加强,CFRP 斜拉索,混凝土基础。 (4)1996年瑞士建成一座跨径为63m61m的单塔斜拉桥Stork bridge,在该桥上使用了两根CFRP拉索,每根拉索由2415mm的CFRP筋棒组成,其中CFRP筋棒的纵向抗拉强度为3300MPa,弹性模量为165GPa,轴向热膨胀系数为0.210-6。这是第一座采用CFRP索的公路桥梁。 (5)江苏大学西山人行天桥-国内首座CFRP拉索斜拉桥,该桥为独塔双索面钢筋混凝土斜拉桥,采用塔梁墩固结体系,索塔为双柱式,跨径为30+18.4m,桥面宽度为5m,设计人群荷载为3.5kN/m2,抗震设防烈度为VII度。索塔两侧各布置4对拉索,斜拉索全部采用日本三菱公司生产的Leadline型CFRP筋材。Leadline系列CFRP筋材的标准强度为2300MPa,允许应力取0.35倍的标准强度,弹性模量为147GPa,拉 索外包HDPE护套,总计用索为3061m左右。 FRP在桥梁及结构工程中的应用研究日趋活跃,在实际工程的应用也日趋广泛。但由于FRP是一种晶体材料,其横向强度要比纵向强度低得多,传统的夹片式锚具已不再适用于FRP筋。FRP拉索结构在应用中遇到的最大困难就是FRP的锚固问题,因此必须研制适应FRP筋的新型锚具。日本、美国及加拿大等应用FRP较早的发达国家对FRP筋的张拉锚固体系的研究开发已取得了一定的成果,主要有楔块式、灌浆式和压铸管夹片式三种,如图1所示。 粘结式锚具包括树脂套筒锚具和树脂封装锚具。树脂套筒锚具是在内表面带螺纹或经加工变形的金属或非金属套筒内灌注树脂或水泥砂浆而制成;树脂封装锚具是在内部为锥形孔的锚杯内填充树脂或水泥砂浆而制成。粘结式锚具缺点是锚具长度大、抗冲击能力差、蠕变及防潮防热耐久性问题 图1 国外FRP筋锚具的研究成果 近几年来,国内高校及锚具生产单位对CFRP筋锚具的研制开发已开始慢慢发展起来,归结起来主要包括以下两方面一是对传统夹片式锚具的改造,二是对新型粘结式锚具的开发。东南大学张继文等人结合我国现有张拉设备,开发了杯口灌胶式、套筒灌胶式、粘砂夹片式、带胶挤压式及带护套夹片式锚具。北京特希达科技集团等与东南大学联合研制了灌注砂浆和灌注树脂等两种锚具,并在国内首座CFRP筋材作为拉索的斜 拉桥上得到了应用。同济大学的薛伟辰首次研制了适用于 CFRP的新型预应力粘结式锚具;广西柳州海威姆机械有限公司的朱万旭等人,研发的一种新的 CFRP 锚具 软金属套管握裹式锚具 并对锚具的锚固性能做了试验分析,取得一定的成果;广西工学院的张鹏等研制了灌浆式螺丝端杆锚具和CFRP 筋的预应力夹片式锚具,并进行锚具静载试验,取得较好的试验效果;郑州大学的高丹盈等在分析研究 CFRP锚杆的组成生产工艺及其应用,对钢套粘结锚固系统和楔形粘结式锚固系统的设计及应用进行了研究。**大学的方志教授等对 CFRP 筋灌浆式锚具和夹片式锚具分别进行了研究,并分析粘结式锚具锚固 CFRP 筋的粘结机理。随着研究的深入和新材料的应用,更适合 CFRP 锚杆的锚具会不断地涌现。 鉴于FRP材料本身抗剪能力不足的特性,可以预见FRP筋锚固系统将会以粘结式锚固系统为主。国内外对纤维增强塑料FRP与混凝土材料的粘结性能开展了许多研究。1993年,Kabakubo等将FRP筋与混凝土的粘结机制分为两类一类是以摩擦力为主的粘结机制;一类是以机械咬合力为主的粘结机制。表面光滑和表面喷砂的FRP筋属于第一类,而表面带肋的变形FRP筋则属于第二类。Makitani 等试验表明,表面光滑或喷砂的FRP筋主要以化学胶着力和摩擦力为主。表面光滑或喷砂的FRP筋在滑移出现之前.粘结由化学胶着力提供。滑移出现后,化学胶着力消失。粘结由摩擦力提供。变形FRP筋的粘结主要是由摩擦力和机械咬合力为主。因此,FRP筋表面特征是影响粘结性能的主要因素。 足够的锚固长度可以保证埋置在混凝土灌浆料里的FRP筋能够充分发挥其抗拉强度。正如前所述,影响FRP筋与混凝土粘结性能的因素复杂,到目前为止已提出的充分发挥FRP筋抗拉强度的锚固长度的计算公式难以统一,还需进一步完善。 Pleimann等于1987年和1991年做了一系列GFRP筋的拔出试验,提出了GFRP筋的锚固长度的计算公式 GFRP筋 1 Kevlar49筋 2 式中,为GFRP筋的锚固长度mm;是GFRP筋的极限强度MPa;是GFRP筋的横截面积mm2;是混凝土圆柱体抗压强度MPa。 Faza和Gangkao通过悬臂梁试验和拔出试验,给出了混凝土强度小于69MPa时GFRP筋的锚固长度为 3 式中,为GFRP筋的锚固长度mm;取GFRP筋的极限强度的85;是GFRP筋的横截面积mm2;是混凝土圆柱体抗压强度MPa。 Ehsani等进行了102个试件的单调静力荷载试验,包括48根梁试件、18根拉拔试件和36根带弯钩的FRP筋试件。试验参数包括混凝土抗压强度、埋长、混凝土保护层厚度、GFRP筋直径、混凝土浇注深度等。基于实验分析,得到GFRP筋的锚固长度的表达式如下 对于直筋 和 4 对于带弯钩筋 5 式中为GFRP筋的锚固长度mm;是GFRP筋的极限强度MPa;是GFRP筋的横截面积mm2;是混凝土圆柱体抗压强度MPa;为FRP筋的直径mm。 Chaallal等指出在FRP筋拔出时能够使其达到极限抗拉强度的最小埋置深度为临界锚固长度。薛伟辰通过对直径为9.5mm光圆GFRP筋和螺纹GFRP筋进行拉拔试验和梁式试验,建议螺纹GFRP筋的粘结锚固长度计算采用普通螺纹钢筋的粘结锚固长度计算方法,还通过48个拉拔试件对碳纤维复合绞线与不同粘结介质(包括普通混凝土C50、高性能混凝土C50、R42.5水泥浆以及环氧树脂)之间的粘结性能进行了研究。高丹盈教授等对82个GFRP筋粘结试件的粘结性能进行了系统的试验研究,得到了FRP筋在普通混凝土以及高强混凝土中锚固长度的计算式。 通常用纤维聚合物筋与混凝土间粘结滑移本构关系综合反映粘结性能根据纤维聚合物筋与混凝土间粘结滑移本构关系,另外,非线性有限元分析中的粘结单元,计算纤维聚合物筋的锚固或搭接长度, 确定混凝土开裂后的受拉刚化效应,计算抗震构件和节点处纤维聚合物筋滑移变形量等均需要纤维聚合物筋与混凝土间粘结滑移本构关系。 主要的粘结滑移本构关系模型Eligehausen et al1983得出的广泛应用钢筋与混凝土的粘结滑移本构关系模型-BPE模型,该模型将粘结滑移本构关系分为上升段、水平段、下降段和残余应力段;Cosenza et al1996建议不考虑BPE模型中的第二段,得到的改进BPE模型;Malvar1994通过大量不同外形的纤维聚合物筋与混凝土的粘结试验研究, 提出了Malvar模型;郑州大学高丹盈教授在以上三种模型基础上,基于物理概念及曲线光滑连续的考虑,提出了粘结滑移本构关系的连续曲线模型。 图2 BPE和改进的BPE粘结滑移本构关系模型 图3 粘结滑移的连续曲线模型 二、选题背景及意义 岩锚体系在现代土木工程基础设施建设中得到了广泛应用,是众多土木工程结构的重要传力体系。目前的岩锚体系中,均采用高强钢丝或钢绞线作为锚杆、普通水泥砂浆作为地下锚固介质、普通预应力筋锚具作为锚杆外露张拉端的锚固体系。然而传统钢材和普通水泥砂浆由于其强度低、耐腐蚀性能较差,致使其实际应用面临以下主要问题 (1)传统的岩锚体系普遍面临由于钢筋锈蚀、混凝土老化导致的结构耐久性问题。岩锚系统埋设于地下的普通钢制预应力筋和普通水泥砂浆,在复杂的地质环境下极易发生锈蚀和老化,其使用寿命与特大型桥梁长达百年的设计寿命远远不相协调,严重影响结构的安全性和耐久性。 (2)岩锚体系中,所使用材料的强度和锚固性能直接决定其使用量以及相应地下工程量。采用传统的水泥砂浆及钢材,由于其强度较低,致使其材料用量和地下工程量一般较大。更为重要的是,由于岩锚结构的地下工程特性,致使其建成以后的维护、加固极为困难。因此,岩锚系统设计基本上不考虑日后大型维护和更换的可能,一旦建成,对其使用年限的要求应与桥梁整体寿命一致。这就对岩锚系统所使用的材料提出了更高要求,所用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。而实践证明采用传统钢筋和水泥砂浆的岩锚体系其使用效果远远达不到这一要求。 基于FRP和RPC的优异性能将两者结合在一起,有望形成一种新的具有优良物理力学性能的地下岩锚结构型式而应用于实际工程,以期解决现今岩锚体系面临的主要问题。 基于高性能材料CFRP与RPC的大型岩锚体系的研究属新材料、新技术在土木工程中的应用研究,旨在研究一种高效、耐久的岩锚结构,其成果将在土木工程领域具有广泛的应用前景。目前相关研究大都集中在北美的加拿大和美国、亚洲的日本、大洋洲的澳大利亚和西欧的一些发达国家等,其它国家和地区的相应研究要少得多。我国在FRP-RPC配筋结构,FRP锚具以及FRP索、吊杆等方面的研究也正积极展开,但仅处于起步阶段,与发达国家差距较大。因此,进行基于高性能材料的岩锚体系应用研究,对扩大FRP、RPC等高性能材料在土木工程中的应用范围、提高我国高性能材料研究水平都将具有重要的工程实用价值及相应的理论意义。 三、研究的主要内容 本次研究是湖南省交通科技项目-基于高性能材料的大型岩锚体系应用研究的一部分,以湖南省吉茶高速公路矮寨特大桥(主跨1176m的悬索桥)中所采用的以CFRP和RPC为锚杆和灌浆料的新岩锚吊杆的设计与施工为工程背景。本次研究的主要内容为 1、采用不同试验方法研究高性能灌浆料(DSP、RPC)与围岩的界面粘结特性,试验参数包括锚固长度、注浆体种类、围岩种类,根据试验结果得出界面粘结性能及其影响因素、界面粘结滑移关系。 2、通过试验研究CFCC筋-高性能灌浆料RPC的界面粘结特性,试验参数包括锚固长度、RPC是否掺钢纤维、锚固形式、中间丝与周围丝粘结性能的差异。根据试验结果,得出界面平均粘结强度、锚固段粘结滑移关系、临界锚固长度、中间丝与周围丝粘结性能的不均匀系数。 3、采用ANSYS建立实体模型对岩锚体系中岩盘受力进行分析。 四、工作的重点与难点,拟采取的解决方案 工作重点 试验方法、试件制作以及试验数据分析处理是工作的重点。 工作难点 由于试验非常耗资费时,试件和试验参数较多,对试验计划周详,试验前期的准备,对仪器设备正确使用,确保试验顺利进行以及对试验数据进行有效的分析处理并进行理论分析是工作的难点; 解决方案 学习相关专业课程和文献,培养扎实的理论基础,学习相关有限元软件及程序,为建模分析打下基础。 制定周密详细的试验计划和试验方案,统筹安排,确保试验顺利进行。在试验结果和已有理论的基础上,灌浆料-CFCC筋间和灌浆料-围岩间粘结性能进行深入详尽分析。 五、论文工作量及进度 本文的时间安排进度如下 阶段一2011.092011.12,学习相关专业课程,确定研究方向。针对研究方向,查找该方向的国内外书籍及学术论文、学位论文并进行仔细阅读,整理读书报告;了解该方向的研究方法及相关软件,对本科毕业论文试验进行整理分析,完成国际会议的投稿。 阶段二2012.012012.06,确定具体的研究方向,了解该方向的研究方法及相关软件,确定研究方法;学习MATLAB编程、ANSYS等有限元分析软件的使用方法。对本科毕业论文试验进行整理分析,写小论文并向国内刊物投稿。 阶段三2012.072012.11,编写CFCC在RPC中锚固性能的试验方案,做试验前期准备,完成试验。 阶段四2012.122012.02,采用ANSYS完成高性能岩锚体系岩盘的受力分析,基本完成论文主体部分,站在整体的角度对论文进行修改与补充使其完整,最后完成学位论文的初稿并根据导师的修改意见对学位论文进行修改。 阶段五2012.032012.05,完成学位论文,准备学位论文答辩资料。 六、论文预期成果及创新点 预期成果 1、研究得到高性能注浆材料与不同围岩间界面粘结性能,得出界面粘结强度,为高性能注浆材料的科学研究及工程应用提供依据; 2、研究得到碳纤维绞线筋CFCC在采用高性能材料RPC的粘结锚具中的锚固性能,得到CFCC与RPC界面平均粘结强度、界面粘结滑移特征、临界锚固长度及绞线筋中间丝与周围丝粘结性能的不均匀系数、锚具效率系数,依据试验结果建立碳纤维绞线RPC封装锚具相应的粘结滑移本构模型以及临界锚固长度计算公式,并进行相关的参数分析; 3、建立碳纤维绞线RPC封装锚具相应的粘结滑移本构模型以及临界锚固长度计算公式,对CFCC筋粘结锚固变量沿埋长分布进行预测分析; 4、采用有限元软件对岩锚体系岩盘整体受力进行分析; 5、在国内外核心刊物上发表1篇以上学术论文。 本文的创新点 1、传统的岩锚体系普遍面临由于钢筋锈蚀、混凝土老化导致的结构耐久性问题,其使用寿命与特大型桥梁长达百年的设计寿命远远不相协调,严重影响结构的安全性和耐久性。基于高性能材料CFRP与RPC的大型岩锚体系的研究属新材料、新技术在土木工程中的应用研究,旨在研究一种高效、耐久的岩锚结构,其成果将在土木工程领域具有广泛的应用前景。 2、迄今国内外没有将RPC与FRP材料结合应用到桥梁岩锚体系的研究及实际应用的先例。因此,进行高性能材料岩锚体系的应用研究具有重要价值及创新意义。 3、采用大型通用有限元构件ANSYS对高性能岩锚体系中岩盘的受力进行分析。 七、完成论文拟阅读的主要文献 [1] Tepfers R.,Molander I.,Thalenius K.Experience from testing of concrete reinforced with carbon fibre and aramid fibre strands.XIV.Nordic Concrete Congress Nordic Concrete Industry Meeting,6.-8.August 1992.Icelandic Concrete Association,Reykjavik.pp.337-347 [2] Shima H.,Suga T.,Honma M.Local bond stress-slip relationship of continuous fibre reinforcing materials obtained by pull bond test with long embedment. 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