全長(zhǎng)黏結(jié)非金屬抗浮錨桿體系設(shè)計(jì)方法研究

白曉宇，井德勝，張明義，涂兵雄，魏國(guó)，呂承祿，黃春霞

(1.青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院，山東青島，266520；2.華僑大學(xué)土木工程學(xué)院，福建廈門(mén)，361021；3.青島施運(yùn)機(jī)械施工有限責(zé)任公司，山東青島，266042；4.南京宸遠(yuǎn)建筑科技有限公司，江蘇南京，210028)

近年來(lái)，隨著地下結(jié)構(gòu)的迅速興起，基礎(chǔ)埋深不斷加大，采用有效的抗浮措施勢(shì)在必行。尤其在我國(guó)東部沿海城市，地下水位較淺且水量充足。地下建筑物在施工或結(jié)構(gòu)使用期間，在地下水浮力作用下，容易造成基礎(chǔ)底板開(kāi)裂和偏移等質(zhì)量事故[1]。為防止此類(lèi)工程災(zāi)害，常采用以下幾種抗浮方法：壓重法、降排地下水、抗拔樁和抗浮錨桿[2]。其中抗浮錨桿因其單點(diǎn)受力小、操作便捷、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)被認(rèn)為是最有效的抗浮措施[3?4]。近幾年，傳統(tǒng)的金屬錨桿被用于地下結(jié)構(gòu)抗浮時(shí)，基礎(chǔ)底板開(kāi)裂、突水、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等事故被頻頻報(bào)道。究其原因，傳統(tǒng)金屬錨桿耐腐蝕性較差，在富水區(qū)作為地下永久性抗浮結(jié)構(gòu)，很難保證其長(zhǎng)期服役性能。而非金屬抗浮錨桿因其耐腐蝕性好、抗拉強(qiáng)度高、不導(dǎo)電、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)受到廣大學(xué)者和工程技術(shù)人員青睞，有望成為金屬錨桿的替代品[5?8]。目前，在工程中應(yīng)用較多的非金屬錨桿有玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GFRP)錨桿、玄武巖增強(qiáng)聚合物(BFRP)錨桿、碳纖維增強(qiáng)聚合物(CFRP)錨桿，其中GFRP錨桿因性價(jià)比高，應(yīng)用最為廣泛[9]。

目前，與抗浮錨桿相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有CECS 22—2005“巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程”[10]、GB 50086—2015“巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范”[11]、GB 50007—2011“建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范”[12]、JGJ 120—2012“建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程”[13]、JGJ 476—2019“建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”[14]、YB/T 4659—2018“抗浮錨桿技術(shù)規(guī)程”[15]等。而針對(duì)非金屬材質(zhì)抗浮錨桿沒(méi)有現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，僅有安徽省地方標(biāo)準(zhǔn)DB34/T—2016“玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋地下工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)程”[16]和江蘇省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)DGL32/TJ162—2014“玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋基坑工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)程”[17]對(duì)玻璃纖維筋錨桿進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。由于非金屬錨桿屬正交各向異性材料，其抗拉強(qiáng)度、工程造價(jià)等與金屬錨桿存在較大差異，如果按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，顯然存在一些不足之處。

由于抗拔樁應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)抗浮工程中的起步較早，其應(yīng)用技術(shù)相對(duì)于抗浮錨桿較為成熟，所以目前抗浮錨桿部分理論基礎(chǔ)來(lái)源于抗拔樁。本文作者結(jié)合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，針對(duì)非金屬抗浮錨桿在抗浮工程中的應(yīng)用，從非金屬錨桿作用機(jī)理和破壞形態(tài)入手，系統(tǒng)研究非金屬抗浮錨桿選型，內(nèi)、外錨固段設(shè)計(jì)方法以及抗浮體系穩(wěn)定性驗(yàn)算，以期為非金屬抗浮錨桿設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考。

1 非金屬抗浮錨桿的作用機(jī)理

1.1 荷載傳遞機(jī)理

本文以GFRP 抗浮錨桿為例進(jìn)行設(shè)計(jì)方法研究。GFRP由工廠加工成型，其生產(chǎn)流程主要是將葉臘石、石英砂等原料的礦石融化，經(jīng)漏板拉絲、纏繞、固化、成型等步驟。GFRP抗浮錨桿結(jié)構(gòu)主要包括桿體和錨固體。在對(duì)抗浮結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗浮錨桿設(shè)計(jì)時(shí)，將巖土體與錨桿桿體之間的錨固體，稱(chēng)之為內(nèi)錨固段；將巖土體以上的基礎(chǔ)底板和錨桿之間的錨固體，稱(chēng)之為外錨固段。將抗浮錨桿與錨固體之界面稱(chēng)為第一界面，將錨固體與巖土體之界面稱(chēng)為第二界面[18]。

抗浮錨桿一般作為地下永久性抗浮結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)叵滤a(chǎn)生的浮力作用于基礎(chǔ)底板時(shí)，基礎(chǔ)底板將產(chǎn)生上移的趨勢(shì)，基礎(chǔ)底板將浮力傳遞到外錨固段的抗浮錨桿桿體，桿體將浮力向下傳遞。當(dāng)抗浮錨桿與錨固體出現(xiàn)相對(duì)滑移的趨勢(shì)后，錨固體對(duì)錨桿桿體產(chǎn)生向下的阻力，阻止桿體上移。當(dāng)上浮力不斷加大，桿體出現(xiàn)上移趨勢(shì)后，錨固體將浮力傳到周?chē)鷰r土體，此時(shí)第一界面、第二界面共同提供黏結(jié)力以維持抗浮體系的穩(wěn)定。荷載傳遞機(jī)理如圖1所示，其中，P為錨桿拉力，F(xiàn)為地下水浮力，τ1為第1 界面黏結(jié)力，τ2為第2 界面黏結(jié)力。

圖1 荷載傳遞機(jī)理示意圖Fig.1 Schematic diagram of load transfer mechanism

1.2 破壞機(jī)理

根據(jù)抗浮錨桿的荷載傳遞機(jī)理，在荷載傳遞的過(guò)程中，錨筋的強(qiáng)度、第一界面以及第二界面是地下結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)的重要組成部分。根據(jù)GFRP抗浮錨桿現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)現(xiàn)象可知，其主要破壞模式為拔斷破壞、剪切滑移破壞以及拔出破壞；也有學(xué)者根據(jù)破壞程度的差異，細(xì)分為6 種類(lèi)型[19]，但前兩種破壞方式較為普遍。因此，當(dāng)?shù)叵滤a(chǎn)生的浮力和第一界面、第二界面發(fā)揮的黏結(jié)力均較大時(shí)，錨筋作為二者的重要傳力構(gòu)件，若極限抗拔承載力小于實(shí)際拉拔力，則發(fā)生拔斷破壞；當(dāng)浮力較大，且錨筋未達(dá)到其極限抗拔承載力，若第一界面、第二界面黏結(jié)力難以抵抗浮力，則發(fā)生拔出破壞。拔出破壞可以是錨筋拔出和錨筋?錨固體整體拔出。當(dāng)抗浮錨桿不產(chǎn)生拔斷破壞也不出現(xiàn)拔出現(xiàn)象時(shí)，錨筋則可能出現(xiàn)滑移現(xiàn)象，此時(shí)發(fā)生剪切滑移破壞。

2 非金屬抗浮錨桿設(shè)計(jì)

2.1 錨筋選型

GFRP 錨桿是玻璃纖維束與合成樹(shù)脂聚合而成，質(zhì)量小，密度介于1.8～2.1 g/cm3之間，是金屬錨桿的1/4～1/5，若已知錨筋的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，則GFRP筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為

式中：fd為抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，N/mm2；fk為抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，N/mm2；γf為分項(xiàng)系數(shù)，GFRP 筋取1.4；γe為環(huán)境影響系數(shù)，其中臨時(shí)支護(hù)取1.0，永久支護(hù)取1.4，侵蝕環(huán)境取1.6。

目前常用的GFRP筋的主要物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示，其中抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是以臨時(shí)性抗浮結(jié)構(gòu)為例計(jì)算得出的。

表1 GFRP筋的主要物理力學(xué)指標(biāo)[17]Table 1 Main physical and mechanical indexes of GFRP bars[17]

2.2 外錨固段設(shè)計(jì)

抗浮錨桿體系的外錨固段為錨筋與基礎(chǔ)底板之間的錨固。在對(duì)外錨固段設(shè)計(jì)時(shí)，為了增大錨筋受力面積，防止錨筋與基礎(chǔ)底板發(fā)生“脫黏”現(xiàn)象(錨筋與基礎(chǔ)底板之間作用力降低導(dǎo)致黏結(jié)力不足，錨固作用失效的現(xiàn)象)[20]，一般采用以下2種方式：一是將錨筋彎折處理；二是直錨外加特殊錨固裝置。

傳統(tǒng)非預(yù)應(yīng)力鋼筋錨桿由于彈性模量大，抗剪強(qiáng)度高，一般采用鋼筋彎曲機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)彎折處理。而非金屬錨桿由于彈性模量和抗剪強(qiáng)度均較小，現(xiàn)場(chǎng)難以利用現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行彎折處理。經(jīng)過(guò)前期試驗(yàn)結(jié)果可知，可以在非金屬筋材生產(chǎn)過(guò)程中，預(yù)先設(shè)計(jì)好模具，根據(jù)設(shè)計(jì)的彎曲半徑和彎折長(zhǎng)度一次加工成型。根據(jù)CJJ/T 280—2018“纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋混凝土橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”[21]要求，將錨桿90°彎折處理，其彎折長(zhǎng)度應(yīng)滿足：

式中：lthf為纖維筋材彎折長(zhǎng)度，mm；db為纖維筋材直徑，mm。

匡政等[22]將彎折處理的GFRP錨桿進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)足尺拉拔試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)彎折處理后的錨桿可以有效減少錨桿在錨固體中的位移情況，但對(duì)錨桿的極限抗拔承載力造成不利影響，具體表現(xiàn)為錨筋未達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度便發(fā)生破壞，其受力示意圖如圖2所示。在對(duì)不同彎折長(zhǎng)度的錨桿進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)增加彎折長(zhǎng)度來(lái)提高其極限抗拔承載力，效果不佳。某抗浮工程采用彎折處理的GFRP錨桿如圖3所示。非金屬抗浮錨桿彎折設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步優(yōu)化，本文認(rèn)為非金屬錨桿的抗剪能力弱于鋼筋錨桿的抗剪能力，如圖4所示。可以考慮將彎折段和水平錨固段替換為金屬錨桿，然后利用專(zhuān)用連接器將非金屬錨桿和金屬錨桿連接為整體，為抗浮錨桿的外錨固設(shè)計(jì)提供新的思路。

圖2 倒置基礎(chǔ)底板彎錨受力示意圖[22]Fig.2 Schematic diagram of bending anchor force of inverted foundation slab[22]

圖3 南京某基坑工程中的GFRP抗浮錨桿Fig.3 GFRP anti-floating anchors in a foundation pit project in Nanjing

圖4 GFRP錨桿與鋼筋錨桿連接示意圖Fig.4 Schematic diagram of connection between GFRP anchors and steel anchors

當(dāng)基礎(chǔ)底板較薄時(shí)，錨桿彎折又無(wú)法實(shí)施時(shí)，通過(guò)安裝錨具以增加錨桿桿體與基礎(chǔ)底板的黏結(jié)力同樣是一種設(shè)計(jì)方法。常用的錨具錨固方式主要有支承式、夾片式、握裹式等。錨具的基本性能需要滿足JGT 160—2017“混凝土用機(jī)械錨栓”[23]和GB/T 14370—2015“預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器”[24]的相關(guān)規(guī)定。其中，靜載試驗(yàn)測(cè)定的錨具效率系數(shù)ηa不小于0.95，且達(dá)到極限拉力時(shí)的總應(yīng)變?chǔ)臿pu不小于2.0%。ηa根據(jù)下式計(jì)算：

式中：Fapu為極限拉力實(shí)測(cè)值，kN；ηp為筋材錨固系數(shù)，非金屬筋材一般取1.0；Fpm為筋材極限抗拉力實(shí)測(cè)平均值，kN。

當(dāng)錨具用于地下永久抗浮結(jié)構(gòu)時(shí)，由于地下水浮力呈間斷性、周期性變化，故錨具的疲勞承載性能和周期承載性能均應(yīng)滿足要求。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在非金屬錨桿錨具研究方面取得一定進(jìn)展，基本能夠解決特定條件下的錨固問(wèn)題。黃志懷等[25]利用2個(gè)并行夾具加鋼墊板的方式研制了一種螺紋耦合半模鋼式夾具。CARVELLI 等[26]提出了一種楔形錨具的設(shè)計(jì)方法。張明義等[27?28]針對(duì)地下結(jié)構(gòu)抗浮的要求，結(jié)合以往錨具設(shè)計(jì)思路，提出一種全螺旋玻璃纖維材質(zhì)螺母?托盤(pán)錨固系統(tǒng)，如圖5所示。通過(guò)對(duì)安裝螺母?托盤(pán)的外錨固段進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)外錨固段廣義效率系數(shù)提高了43.8%，其中，全螺旋螺母?托盤(pán)承載力參數(shù)如表2所示。

圖5 全螺旋螺母?托盤(pán)錨固體系[27]Fig.5 Full screw nut?tray anchor system[27]

表2 全螺旋螺母?托盤(pán)承載力參數(shù)Table 2 Full screw nut?tray bearing capacity parameters

當(dāng)錨筋與錨固體之間的錨固長(zhǎng)度受限時(shí)，為提高外錨固段內(nèi)錨桿與基礎(chǔ)底板之間錨固力，除錨筋彎折處理、安裝錨具以外，增加錨筋直徑也是可行的。賈新等[29]通過(guò)在錨固砂漿中對(duì)不同直徑GFRP錨桿進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，認(rèn)為其拉拔承載力隨錨桿直徑增加而提高。朱磊等[30]對(duì)不同錨筋直徑的GFRP抗浮錨桿進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)足尺拉拔試驗(yàn)，利用強(qiáng)度等級(jí)為C30的混凝土模擬基礎(chǔ)底板，進(jìn)一步驗(yàn)證了適當(dāng)增大錨筋直徑，可以有效提高非金屬抗浮錨桿外錨固段極限抗拔承載力。在抗浮錨桿體系中，如果單獨(dú)增加外錨固段錨筋直徑，勢(shì)必造成內(nèi)、外錨固段錨筋直徑不一，在進(jìn)行相關(guān)抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，需要特定的連接裝置，從而保證抗浮體系整體穩(wěn)定性。目前，同錨不同直徑GFRP筋的施工工藝已經(jīng)在某工程上得以應(yīng)用(如圖6所示)。

圖6 GFRP筋專(zhuān)用連接器Fig.6 GFRP bars special connector

2.3 內(nèi)錨固段設(shè)計(jì)

對(duì)于內(nèi)錨固段錨固體長(zhǎng)度，JGJ476—2019“建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”[14]中有明確的理論計(jì)算公式，根據(jù)地層類(lèi)別的不同，錨固段長(zhǎng)度可根據(jù)規(guī)范[14]進(jìn)行計(jì)算。

錨桿在抗浮工程應(yīng)用早期，在進(jìn)行內(nèi)錨固設(shè)計(jì)時(shí)，為提高錨固體的安全性，研究者常常會(huì)著眼于錨固段長(zhǎng)度，如劉穎浩等[31]通過(guò)增加錨固長(zhǎng)度以提高錨固力，試驗(yàn)結(jié)果并不太理想。近年來(lái)，隨著試驗(yàn)設(shè)備的快速發(fā)展，通過(guò)植入各種類(lèi)型的傳感器，可以更加直觀地揭示內(nèi)錨固段荷載傳遞規(guī)律與黏結(jié)機(jī)理。白曉宇等[32?33]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)錨筋入巖(土)深度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，再增加錨固段長(zhǎng)度，對(duì)錨固效果的提升并無(wú)顯著作用，業(yè)界學(xué)者稱(chēng)之為“臨界錨固長(zhǎng)度”。

由于臨界錨固長(zhǎng)度的存在，通過(guò)增加錨固段長(zhǎng)度來(lái)提高內(nèi)錨固段黏結(jié)強(qiáng)度，顯然不是理想方案。隨著對(duì)臨界錨固長(zhǎng)度研究的深入，曹?chē)?guó)金等[34?39]提出了臨界錨固長(zhǎng)度的理論計(jì)算方法。針對(duì)極限錨固長(zhǎng)度的理論計(jì)算方法如表3所示。

表3 臨界錨固長(zhǎng)度理論研究對(duì)比Table 3 Comparison of theoretical research on critical anchoring length

隨著各種理論公式的提出，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)也取得了一定成果。白曉宇等[40]對(duì)5 組17 根抗浮錨桿進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)，為了能夠真實(shí)反映GFRP抗浮錨桿實(shí)際受力狀態(tài)，在錨筋內(nèi)、錨固體內(nèi)及第二界面布置三重光纖光柵傳感器串，根據(jù)應(yīng)力在桿內(nèi)分布情況來(lái)判斷錨桿的有效作用長(zhǎng)度。白曉宇等[3]基于Kelvin 位移解及荷載傳遞法計(jì)算得到的GFRP錨桿軸力和剪應(yīng)力分布函數(shù)模型與試驗(yàn)得出的曲線變化趨勢(shì)基本一致，證實(shí)了其理論結(jié)果的合理性，對(duì)完善非金屬抗浮錨桿的設(shè)計(jì)具有一定的推動(dòng)作用。由于臨界錨固長(zhǎng)度的存在，錨桿的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度比實(shí)際作用長(zhǎng)度高1/3[41]。在實(shí)際工程應(yīng)用中，對(duì)成本管控較為不利，建議在保證抗拔承載力的前提下，錨固段長(zhǎng)度可以適當(dāng)縮短。

3 抗浮體系穩(wěn)定性驗(yàn)算

3.1 抗浮錨桿穩(wěn)定機(jī)理

錨筋、錨固體及基礎(chǔ)底板三者共同作用，組成錨桿抗浮體系。基礎(chǔ)底板在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，在地下水浮力的作用下，極容易造成整體上浮情況，主要表現(xiàn)為豎向位移和轉(zhuǎn)角位移[42]。當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)發(fā)生位移時(shí)，基礎(chǔ)底板的剛度和強(qiáng)度不能承受不均勻荷載，引起基礎(chǔ)底板裂縫發(fā)展速度加快，進(jìn)而導(dǎo)致突水、承載力降低、上部結(jié)構(gòu)傾斜等工程災(zāi)害，影響建筑物的正常使用。所以，在進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)抗浮體系的整體和局部穩(wěn)定性驗(yàn)算顯得尤為重要。

對(duì)于埋深較淺的、上覆土層較薄的單根抗浮錨桿，其穩(wěn)定破壞形式通常為圓錐體破壞，如圖7(a)所示，對(duì)于埋深較深的單根抗浮錨桿的穩(wěn)定破壞基本為復(fù)合型破壞，如圖7(b)所示。當(dāng)抗浮錨桿間距較小時(shí)，錨桿之間產(chǎn)生相互作用，引起群錨效應(yīng)。目前針對(duì)群錨效應(yīng)對(duì)抗浮工程的影響機(jī)制尚不清晰，付文光等[19]認(rèn)為群錨效應(yīng)會(huì)削弱錨桿的承載力，使得單根抗浮錨桿的強(qiáng)度達(dá)不到極限抗拔承載力，其穩(wěn)定破壞形式如圖8所示。

圖7 單錨破壞形態(tài)Fig.7 Single anchor failure form

圖8 群錨破壞形態(tài)Fig.8 Group anchors failure form

3.2 抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算

在進(jìn)行抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，抗浮錨桿的極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)滿足JGJ 476—2019“建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”[14]的要求，規(guī)范中根據(jù)地質(zhì)類(lèi)別和破壞模式分為3種應(yīng)用情況：巖石錨桿群錨呈非整體破壞如式(4)所示、土層錨桿群錨呈非整體破壞如式(5)所示、群錨整體破壞如式(6)所示。

式中：Rt為錨桿極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；d為錨固體直徑，m；lm為錨固體長(zhǎng)度，m；frbk為第二界面極限黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；ξ為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取1.8；λi為第i層土的抗拔系數(shù)，取0.8～1.0；qsia為第i土層中錨固段黏結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kN；lm為第i土層錨固體有效長(zhǎng)度，m；Rnd為群錨極限抗拔標(biāo)準(zhǔn)值，kN；Ww為基礎(chǔ)下抗浮錨桿布置范圍內(nèi)浮重度標(biāo)準(zhǔn)值(下半部分為圓錐體)，kN；Rmc為巖土體極限抗拉力標(biāo)準(zhǔn)值，kN。

文獻(xiàn)[19]中提到工程抗浮設(shè)計(jì)應(yīng)采用整體抗浮穩(wěn)定性和局部抗浮穩(wěn)定性2種模式同時(shí)驗(yàn)算，采用綜合安全系數(shù)法、分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)方式。建議采用YB/T 4659—2018“抗浮錨桿技術(shù)規(guī)程”[15]進(jìn)行抗浮整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，如圖9和式(7)所示：

圖9 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算機(jī)理Fig.9 Overall stability check mechanism

式中：Gk為結(jié)構(gòu)自重及上部有利永久荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，kN；R1k為巖體抗拉力標(biāo)準(zhǔn)值的豎向分量，kN；Fwk為地下水浮力標(biāo)準(zhǔn)值，kN。

3.3 非金屬抗浮錨桿體系設(shè)計(jì)流程

目前，在各類(lèi)抗浮錨桿結(jié)構(gòu)中，全長(zhǎng)黏結(jié)非預(yù)應(yīng)力抗浮錨桿由于其造價(jià)較低、施工便捷、工期較短等因素，尤其在巖石地層地下抗浮工程中應(yīng)用最為廣泛，其設(shè)計(jì)流程如圖10所示。

圖10 非金屬全長(zhǎng)黏結(jié)抗浮錨桿設(shè)計(jì)流程Fig.10 Design process of non-metal full-length bonded anti-floating anchors

4 結(jié)論

1)在非金屬抗浮錨桿的破壞機(jī)理分析中，拔斷破壞作為非金屬錨桿服役中理想破壞方式，抗浮結(jié)構(gòu)的界面黏結(jié)性能是抗浮設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，需要著重考慮。

2)GFRP抗浮錨桿抗拉強(qiáng)度高，在錨桿選型時(shí)可以充分利用小直徑、強(qiáng)度高的特點(diǎn)替代大直徑鋼筋錨桿。

3)在進(jìn)行外錨固設(shè)計(jì)時(shí)，可利用螺母?托盤(pán)增加外錨固界面黏結(jié)強(qiáng)度，而非金屬錨桿彎折處理成效不高，可以通過(guò)單獨(dú)增加外錨固段錨筋直徑，或者將彎折處理的錨筋替換為鋼筋錨桿，以提高其外錨固性能。

4)在進(jìn)行內(nèi)錨固設(shè)計(jì)時(shí)，由于臨界錨固長(zhǎng)度的存在，使得內(nèi)錨固段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)過(guò)于保守，對(duì)成本管控較為不利，建議在保證承載力的前提下，適當(dāng)縮短錨固段長(zhǎng)度。

5)在進(jìn)行抗浮錨桿設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)抗浮體系進(jìn)行整體和局部穩(wěn)定性驗(yàn)算。且應(yīng)參照YB/T 4659—2018“抗浮錨桿技術(shù)規(guī)程”，采用綜合安全系數(shù)法和分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)方式進(jìn)行抗浮體系驗(yàn)算。

6)非金屬抗浮錨桿作為長(zhǎng)期服役構(gòu)件，長(zhǎng)期荷載作用下會(huì)產(chǎn)生蠕變，在進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)時(shí)建議考慮蠕變變形對(duì)非金屬抗浮錨桿長(zhǎng)期承載性能的影響。