FRP筋锚杆拉拔试验剪切刚度变化及损伤力学模型1)

杨钊 乔春生 陈松

*(北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044)†

(河北地质大学城市地质与工程学院，石家庄050031)

近几十年来，锚杆支护在铁路、水利、建筑工程等领域得到广泛运用。全长黏结锚杆作为锚杆支护的一种类型，在岩土工程中得到广泛运用[1-3]，研究锚杆界面处剪应力和剪切位移关系对锚杆的受力的解析计算和数值方法计算具有重要意义[4-6]。目前，常见的全长黏结锚杆根据材料类型可以分为钢筋锚杆和纤维增强塑料(fiber reinforced plastic，FRP)筋锚杆。在拉拔试验中，由于锚杆和浆液的界面层出现破坏，导致锚杆浆液界面的剪应力和位移关系发生变化。针对钢筋锚杆锚浆界面的剪应力和剪切位移关系，Benmokrane等[7]提出了钢筋锚杆的三折线的剪应力和剪切位移模型，受到许多学者的认可；王保田等[8]使用描述弹脆性岩石的子链单元模型，考虑锚杆界面的残余强度，并结合统计损伤理论，推导出钢筋锚杆的剪应力和剪切位移关系，并通过载荷传递法进行了受力计算。FRP筋锚杆由于材料性质和钢筋有一定区别，因此描述钢筋锚杆的方法适用性不强，对此许多学者针对FRP筋锚杆的剪应力和剪切位移关系做了一些工作。文献[9-12]均对FRP筋锚杆锚浆界面的剪应力和位移关系进行了研究，发现FRP筋锚杆界面的剪应力剪切位移关系呈现较强非线性，剪切刚度不为常数。通过对文献[9]中多组试验数据分析发现，一些试件中的剪应力随着位移增大而发生软化的程度并不明显，并且在位移几乎为零的初始阶段，由于锚浆界面的黏结强度很大导致界面剪切刚度极大[11]，甚至接近无穷，故在此位移很小的阶段已经产生了一定的剪应力。……