典型破坏模式下GFRP锚杆与土体界面拉拔试验研究

摘要

城市密集区深基坑开挖安全风险大，传统的钢筋锚杆支护体系容易超出场地“红线”形成“地下障碍物”,阻碍邻近工程的后期施工。而玻璃纤维增强塑料(glass fiber reinforced polymer, GFRP)锚杆凭借拉拔力强、耐腐蚀和低碳环保等优点，逐步在城市基坑开挖支护工程中应用，但拉拔作用下GFRP锚杆的破坏模式及界面土层变形特性尚缺乏深入研究。基于GFRP锚杆-土界面相互作用理论机制，通过室内拉拔试验分析锚杆力学性能和变形特征，探索土层中GFRP锚杆荷载传递机理。并在此基础上，分析了2种典型破坏模式——锚固体拔出破坏和锚杆杆体拔出破坏以及这2种破坏荷载下周围土体变形特征。研究结果表明：GFRP锚杆应变随荷载呈正相关增长，且越靠近锚头处增长更明显，达到极限荷载后锚杆应变陡降并随后趋于稳定；沿锚杆长度方向离拉拔端点越远时轴力越小，锚杆长度的增加会使轴力衰减速率变缓；土体变形在2种破坏模式下各具规律，锚杆拔出破坏模式下变形曲线的斜率会逐渐减小，沿锚固体垂直方向有2种峰值情形；而锚固体拔出破坏模式在极限荷载时曲线变化剧烈，土层变形随拉拔荷载变化且相比锚杆拔出破坏模式更敏感。GFRP锚杆在代替传统钢筋锚杆作为支护结构应用于基坑工程时，能更好地发挥其抗拉强度大的材料特性，减少界面土体变形，从而保证基坑支护体系的整体稳定性和安全性。研究成果可为深入研究GFRP锚杆在城市基坑支护设计中的应力场分布与界面土体变形特征提供理论支撑。

关键词

GFRP锚杆 / 室内拉拔试验 / 土体变形 / 破坏模式 / 基坑安全