巖土錨固的FBG-FRP錨桿及其智能監(jiān)測系統(tǒng).pdf

1、本文從解決巖土錨固安全問題的角度出發(fā)，針對錨固耐久性及其安全監(jiān)測需要，結(jié)合 FRP材料的優(yōu)良特性和光纖光柵傳感器的感知性能，研制開發(fā)出了FBG-FRP智能錨桿，通過理論分析和有限元模擬研究了FRP錨桿的工作機理，并根據(jù)巖土錨固的目的確定了錨固系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容及方法，構(gòu)建了巖土錨固的智能監(jiān)測系統(tǒng)，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，介紹了 FRP材料的構(gòu)成及其特點，闡述了 FBG的傳感原理及其參數(shù)選取原則，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)思并開發(fā)出了 FBG

2、-FRP智能錨桿，該錨桿能充分發(fā)揮 FRP材料的優(yōu)點來滿足巖土錨固的需求，同時具有耐腐蝕、易清除和自監(jiān)測等優(yōu)點。
　　其次，分析了在軸向荷載作用下 FRP錨桿錨固段上的界面粘結(jié)力分布特征，并基于 Mindlin問題的位移解將其與鋼錨桿做了對比計算；根據(jù)簡化的粘結(jié)-滑移關(guān)系，從圍巖與錨桿相互作用的角度，推導(dǎo)了 FRP錨桿軸力和界面剪切力的計算公式；研究了 FRP錨桿的存在對節(jié)理面抗剪能力的影響，并分析了在發(fā)生拉剪大變形時，F(xiàn)RP錨桿

3、在節(jié)理面上的變形角及內(nèi)力的計算方法，還結(jié)合Tsai-Hill破壞判據(jù)提出了FRP錨桿的拉剪破壞準(zhǔn)則。
　　接著，針對采用 ANSYS自帶庫侖摩擦模型模擬錨桿-砂漿滑移時存在的缺陷，提出了引入“生死”單元的方法，成功地建立了與試驗結(jié)果吻合得較好的 FRP錨桿拉拔試驗有限元模型；根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，分析了 FRP錨桿與砂漿界面的剪切力隨拉拔荷載增大時的演化過程，以及錨固系統(tǒng)的內(nèi)力和位移的分布特征，并討論了錨固長度對錨桿承載力的影響。