复合材料土钉支护性能试验分析和应用的论文的研究

《复合材料土钉支护性能试验分析和应用的论文的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringApplicationandExperimentalResearchonPropertiesofCompositeMaterialSoilNailingSupportPh.D.Candidate:JINQingpingMajor:StructuralEngineeringSupervisor:Prof.LiXiaoqingHuazhongUniversityo

2、fScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaOctober,2011独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许

3、论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打―√‖）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学博士学位论文摘要土钉支护技术广泛应用于深基坑支护工程中，用钢筋作为土钉支护材料，其高强度的优势没有完全发挥。对于基坑和有些岩土加固属于临时工程，在其使用寿命结束后，每年有数百万吨的钢筋材料被永久埋于地下，造成建材资源大量浪费，侵占、影响地下空间的后续利用，更重要的

4、是会产生锈蚀污染，对土壤与地下水环境造成长远影响。本文结合住房和城乡建设部“十一五”科技支撑计划“地下开挖工程岩土加固关键技术”之子课题“复合材料土钉支护技术研究与示范”，选用轻质高强玻璃纤维复合材料（GFP）土钉与可拆卸木塑复合材料（WPC）面板代替传统的钢筋土钉与网喷混凝土面层，通过室内试验对GFP材料进行了力学性能分析与研究，对WPC面板进行了可拆卸设计，并根据土钉与面板的锚固特点进行了力学分析与验算公式的推导，最后利用FLAC3D软件对所提出的复合材料支护结构进行了仿真分析比较，验证了复合材料土钉支护的可行性。主要研究结论如下：（1）研究了构成复合材料的增

5、强体、基体等的性质，采用了应用于土钉的复合材料—玻璃纤维复合材料（GFP），分析了土钉支护技术的特点，对传统的土钉材料钢筋和玻璃纤维材料进行了简单比较，纤维复合材料土钉具有抗腐蚀、高强度等钢筋无法比拟的优越特性，而价格方面玻璃纤维和钢筋相差不大，提出玻璃纤维复合材料替代钢筋是合理的，具有较理想的发展前景。（2）选用螺纹表面直径18mm和25mm的GFP杆体进行室内拉伸性能表明：螺纹GFP杆体初期的强度由基体承担，而后期的强度全部由玻璃纤维体承担。承载力会随直径增大而增大，强度随直径增大而减小。对GFP杆体拉伸强度计算公式的修正系数K进行了取值选定，推荐K取0.75

6、是较合理的。（3）对GFP杆体面内剪切强度进行了理论分析和试验，得到直径18mm和直径25mm的GFP杆体面内剪切强度基本相等。进一步论证了按照混合定律确定的理论公式不适用于该GFP材料。本文提出GFP杆体面内剪切强度需要考虑基体和纤维体的粘结力、基体的抗剪强度两部分。对以上杆体进行了抗弯试验，得到弯曲强度I华中科技大学博士学位论文变化规律：杆体的直径越小，杆体所能承受的载荷越小。杆体的弯曲强度与直径大小成反比，随着直径增大，弯曲强度却减少，而且减少较快，从性能分析可知导致杆体破坏的并不是拉应力，而是在杆体中性轴以上产生的压应力。同时研究论证了GFP杆体具有较强的

7、耐酸、耐碱、耐盐及耐冻融等抗腐蚀性能。（4）通过试验确定砂浆配比（水泥:砂:水）1:1.5:0.4最适合灌浆，直径18mm的GFP杆体拉拔承载力随着砂浆强度等级提高而提高；直径大小对粘结强度的影响不太明显；当粘结长度达到或超过临界粘结长度时，随着粘结长度的增加，平均粘结应力下降。（5）比较了光面杆体和螺纹杆体的变形、与砂浆体的粘结应力等规律。表明螺纹杆体在受力过程中化学胶着力先发挥作用，然后是摩擦力发挥较大作用，最后是GFP杆体的螺纹与砂浆体之间的机械咬合力发挥作用，其中机械咬合力起主要作用。要切实反映螺纹GFP杆体与砂浆之间的粘结力，需要考虑三类力，因此粘结力理

8、论计算式中