功率放大器：预应力GFRP锚杆节理面抗剪性能研究的关键驱动力

实验名称：预应力GFRP锚杆节理面抗剪性能及损伤力学模型研究

研究方向：复合材料在土木工程中的应用

实验内容：本文根据锚杆双剪试验方法设计并开展了不同预应力下GFRP锚杆节理面剪切试验，基于试验结果分析了预应力对GFRP锚杆节理面的失效模式、抗剪承载力、剪切变形的影响，并基于等效应变假定，结合损伤力学理论，建立了GFRP锚杆剪切位移-剪切刚度和剪切位移-剪应力的预测模型。

测试设备：应变采集仪、多功能疲劳试验机、ATA-61411功率放大器等。

实验过程：通过对不同预应力下GFRP锚杆的节理面剪切试验，利用Aigtek的功率放大器采集GFRP锚杆的剪切应变，从而分析得到GFRP锚杆节理面的剪切应力，以便进一步研究预应力GFRP锚杆的抗剪力学性能，结合Aigtek功率放大器增强后的剪切应变试验结果，基于剪切刚度变化规律和Weibull损伤理论，建立损伤模型，揭示了预应力GFRP锚杆抗剪损伤失效机理。

图1：预应力GFRP锚杆节理面抗剪性能及损伤力学模型研究实验实拍图

实验结果：根据荷载-位移曲线将荷载位移变化过程分为三个阶段：剪切初期、剪切中期、剪切末期，破坏模式均为左中右混凝土试块出现裂纹，中间混凝土试块裂纹较大，顶部受压区压溃，部分GFRP筋发生劈裂，大部分GFRP筋劈裂后发生剪切破断。无预应力的GFRP锚杆随着剪应变的增加荷载增加较为平缓，整体刚度较低；而有预应力的GFRP锚杆随应变的增加荷载先迅速增加后趋于平缓，初始刚度较大，20%、40%预应力的GFRP锚杆的断裂应变比无预应力锚杆分别下降了33%、44%，表明预应力对围岩的约束作用较为明显，有效提高节理面抗剪承载能力。

图2：实验结果

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审核编辑 黄宇