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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，南京2l0098) 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。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明99(2008)04一0036—05 岩土锚固是岩土工程领域的重要分支。在岩土 锚同技术以其独特的效应、简便的工艺、广泛的 工程中采用锚固技术，能比较充分地调动和提高岩 用途、经济的造价在岩土工程的建设和改造中具有 土体自身的强度和稳定性，缩小结构物尺寸和减轻 重要的作用。但目前工程中惯用的钢锚杆也存在着 其自重，显著节约工程材料。锚固技术己经成为提 一些突出的问题，主要有①钢筋腐蚀问题；②防腐处 高岩土工程稳定性和解决复杂的岩土工程问题的有 理问题；③自重大；④运输、安装困难。钢锚杆的这 效方法之一，目前己在边坡、基坑、矿井、隧道、地下 些不足都制约了钢锚杆的应用，并且钢锚杆的腐蚀 工程、坝体、航道、机场、港口以及抗倾、抗浮结构等 不仅影响结构的耐久性，严重时还会出现重大工程 工程建设与改造中广泛应用…。 事故。纤维增强塑料筋锚杆能够克服钢锚杆的这些 为使我国的岩土锚固设计和施工符合经济合 不足，其主要特性为①高耐久性材料，无需防腐处 理、技术先进、安全可靠的原则，1986年我国颁发了 理；②自重轻，制造、运输、安装容易，施工方便、效率 国家标准《锚杆喷射混凝土支护技术规范》心1；1990高；③构造简单；④张拉和重新张拉简单；⑤易适应 年颁发了《土层锚杆设计施工规范》旧1；2001年又颁岩上层变形，因此由于岩土层徐变的张拉损失减小； 布了修订后的《锚杆喷射混凝土支护技术规范》HJ。 ⑥抗电磁性，可用于磁场和有散乱电流的地方；⑦即 这些规范对岩土锚杆的设计、材料、施工、防腐、试验 使在侵蚀性环境中也无需特殊处理；⑧能用光纤传 和检测等都作了明确规定。对预应力锚杆服务年限 感器监测；⑨可用传统的锚杆装配技术施工。因此， 2年或2年以上的定为永久锚杆，反之为临时锚杆。 纤维增强塑料筋锚杆为锚同技术在岩土工程中的应 锚杆设计采用统一的安全系数，见表1。 用开辟了更为广阔的前景H’6J。 表l锚杆安全系数列表 锚杆设计包括确定外荷载的类型和大小、确定 锚杆类型 锚杆的布局和安设角度、锚杆结构设计、验算锚杆的 锚杆破坏后危害程度 临时 永久 稳定性等。GFRP锚杆的结构设计包括锚固体设 锚杆 锚杆 危害轻微，不构成公共安全问