一、项目名称：复合材料腰梁及抗浮锚杆的研究应用.doc

一、项目名称：完成人：完成单位：项目简介：本项目瞄准学科发展前沿和工程实际需求，通过系统试验研究，首次将玻璃纤维增强复合材料（GFRP材料）引入基坑支护的腰梁和抗浮锚杆，为GFRP材料在土木工程中的应用开拓了全新领域。主要工作和创新点为： （1）研发了一种新型双腹板工字形GFRP腰梁，代替型钢腰梁，构件的稳定性得到加强，材料的强度特性得到充分发挥。采用弹簧反力装置首次对GFRP拉挤构件进行了大吨位徐变特性的试验研究，验证了GFRP腰梁长期力学性能可以满足实际工程要求。 （2）首次将GFRP腰梁应用于基坑工程实践，获得了不同材料特性（弹性和徐变性能）的腰梁对锚索预应力损失的影响规律。通过内置套筒式GFRP腰梁连接方法，形成腰梁可拆卸的施工工艺，从而可实现腰梁循环利用。因GFRP材料重量轻，不必使用大型机械，施工方便。 （3）首次将非金属GFRP材料应用于抗浮锚杆，克服了传统金属锚杆存在的地下水腐蚀和电化学腐蚀问题，特别适合于地铁车站抗浮。 （4）采用植入式裸光纤光栅串对GFRP抗浮锚杆现场进行全长受力测试，揭示了GFRP抗浮锚杆的应力应变分布规律及黏结破坏机理；获得了GFRP抗浮锚杆与地下室底板混凝土锚固性能和蠕变特征，提出了“全变形”概念，完善了设计理论和方法。 本项目授权国家专利8项（另受理3项），参编专著1部，发表学术论文篇。成果已在多项工程中推广应用，节约工程造价30%~40%取得了良好的经济效益。同时，用GFRP材料代替金属材料，减少污染，绿色施工，有着非常重要的环境及社会效益。 （1）首次将玻璃纤维增强复合材料（GFRP材料）用于腰梁和抗浮锚杆，通过系统性试验研究及数值模拟，研发出一种新型结构的双腹板工字型截面GFRP腰梁，并对新型腰梁构件的力学性能进行了试验研究和有限元分析；利用弹簧反力装置对GFRP腰梁构件在大吨位荷载作用下徐变特性进行了研究，探讨了GFRP腰梁的长期力学性能。 （2）借助光纤测试等一系列试验，探索GFRP抗浮锚杆应力分布、变形组成、破坏模式、端头外锚方法及长期承载性状，建立以变形及承载力双控制为基础的GFRP抗浮锚杆分析理论，提出GFRP抗浮锚杆实用设计方法。 （3）帮助课题组落实本项目研究成果在青岛地区的推广应用，特别是在地铁眀挖基坑中的应用。中基发展建设工程有限责任公司主要负责GFRP腰梁的研制和施工工艺和工程应用，同时负责在青岛地区以外推广应用GFRP腰梁及抗浮锚杆。 （1）根据腰梁现场连接施工特点，组织设计了内置套筒式连接装置；协调建设单位、设计单位和施工单位首次将新型GFRP腰梁应用于基坑工程实践，对GFRP腰梁的施工工艺进行了研究；通过现场对比试验，对新型GFRP腰梁造成的锚索预应力损失的影响进行了研究。 （2）组织了本项目相关技术在北京朝阳公园北项目、北京建安怀柔区山天家园项目、北京新中元大厦基坑项目、新疆喀什经济开发区兵团分区总部大厦工程、太原万达项目、重庆杨家山片区商住项目一期1号地块项目进行了推广应用。组织了GFRP腰梁项目的研究验收。 完成人对本项目的贡献 1、张明义 完成人负责整体研究方案制定、项目实施和相关理论研究、指导工程应用，研发了一种新型双腹板工字形GFRP腰梁，首次将非金属GFRP材料应用于抗浮锚杆，揭示了GFRP抗浮锚杆的应力应变分布规律及黏结破坏机理。通过室内试验，获得了GFRP抗浮锚杆与地下室底板混凝土锚固性能和蠕变特征，提出了“全变形”概念，完善了设计理论和方法。 完成人曾获如下科技奖励：（1）第1完成人，静压桩螺旋可控纠偏法，山东省科技进步三等奖，2003年；（2）第1完成人，静压桩沉桩阻力计算模拟及其承载力预测，建设部华厦三等奖，2006年；（3）第3完成人，岩土结合临海复杂地质条件地下工程工艺研究，山东省科技进步二等奖，2008年；（4）第1完成人，风化花岗岩地基的工程性质及相关技术研究与应用，青岛市科技进步一等奖，2010年。 完成人的代表性论文和著作等如下： （1）著作：王殿斌, 吕三和, 张明义, 等(副主编).青岛市深基坑工程实践[M]. 北京: 中国建筑工业出版社2011年6月. （2）论文：张明义, 寇海磊, 白晓宇, 等. 玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆抗拔性能试验研究与机制分析, 岩土力学, 2014, 35(4): 1069-1076, 1083 （3）论文：白晓宇, 张明义, 刘鹤, 等. 风化岩地基全螺纹玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆承载特征现场试验[J]. 岩土力学, 2014, 35(9): 2464-2472 （4）论文：白晓宇, 张明义, 张舜泉. 全长黏结螺纹玻璃纤维增强聚合物抗浮锚杆蠕变试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2015, 34(4): 804-813 （5）论文：白晓宇, 张明义, 寇海磊. 基于裸光纤光栅