Page 159 - 《爆炸与冲击》2025年第6期

第 45 卷 单仁亮，等： 加载速率对ACC结构抗剪性能的影响 第 6 期

1 双结构面剪切试验

为了探究 ACC 结构和锚索在不同剪切位移加载速率下结构面的剪切变形过程，以及在此过程中
2 种结构的抗剪承载能力，分别对 2 种支护构件组成的锚固体（锚索直径均为 17.8 mm）在预应力为
200 kN 条件下进行不同剪切位移加载速率的双结构面剪切试验。

1.1 试验准备
试验用混凝土试块的强度为 55 MPa，混凝
表 1 混凝土试块参数
土试块尺寸为 300 mm×300 mm×300 mm，混凝土
Table 1 Parameters of concrete specimens
试块中部设置直径为 32 mm 的穿透孔，混凝土
密度/ 弹性模量/ 内聚力/ 抗压强度/
的参数如表 1 所示。剪切试验在中国矿业大学 泊松比 剪胀角/(°)
−3
(kg·m ) GPa MPa MPa
（北京）自行研制的管索（杆）拉剪试验系统进行。拉 2 400 38.5 0.2 38 1.0 55
剪试验系统主要由如图 2 所示的 3 大模块组成，
分别为拉伸试验模块、剪切试验模块及电脑控制传输模块。试验时，首先将混凝土试块及支护构件组成
的锚固体结构吊装进入试验台中并进行固定，通过电脑控制系统经由拉伸试验模块对支护构件施加预
应力。直径为 17.8 mm 的锚索极限拉伸荷载约为 365.1 kN，工程应用中，锚索的预应力一般为 150～
250 kN，为保证锚索在施加预应力后仍处于弹性变形阶段，试验的预应力设为 200 kN，约占极限拉伸荷
载的 54.78% [19] 。然后，利用电脑控制模块，通过控制位移加载速率的方式，控制剪切试验模块施加剪切
荷载直至支护构件破断，同时进行整个剪切试验的剪切力监测。剪切试验的试验方案如表 2 所示。

1

Shear load 3
application end
Fixed 2
end 6
7
5 8 4
9
10

Tensile load
application end
1. Computer-controlled module；2. Tensile-testing module；3. Shear-testing module；4. Tensile load application end；5. Anchored termination of
support member；6. Shear load application end；7. Shear box and concrete specimen；8. Test support member；9. Bracing beam and fixed
column；10. Shear-testing support pedestal
图 2 试验系统图
Fig. 2 Schematic diagram of test system

表 2 加载速率剪切试验方案
Table 2 Shear testing protocol under different loading rates
结构类型 加载速率/(mm·min ) 预应力/kN 索径/mm 长度/mm
−1
锚索 2～40 200 17.8 1 400
ACC 2～40 200 17.8 1 400

1.2 支护结构变形过程
锚 索 和 A C C 结 构 的 剪 切 试 验 在 准 静 态 （ 2 m m / m i n ） 和 中 等 剪 切 位 移 加 载 速 率 （ 1 0 、 2 0 、 3 0 、
40 mm/min）条件下进行。试验过程中，结构面间留有缝隙，以消除摩擦力的影响。电脑控制系统记录结
构的剪切荷载和轴向荷载随剪切位移变化的曲线，如图 3 所示，其中 v 为加载速率。5 种不同加载速率

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