纤维增强复合材料筋与混凝土粘结性能试验研究

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钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要原因,为提高其耐久性,将纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)筋替代钢筋用于混凝土结构中是一个有效途径。FRP筋与混凝土界面的粘结性能是影响FRP筋混凝土结构性能的重要指标。  本文进行了60个FRP筋混凝土立方体试件的单端拉拔试验,研究FRP筋表面形式、FRP筋直径、FRP筋纤维类型、FRP筋基体类型、混凝土强度等参数对FRP筋混凝土的粘结性能影响。分析拉拔试件的受力过程和粘结界面破坏机理,对比参数变化时的荷载-位移曲线、粘结-滑移曲线、粘结强度和极限荷载,在改进的BPE模型基础上对实验数据进行拟合,利用不同公式计算FRP筋的锚固长度。  拉拔试件粘结界面的破坏形式主要有:混凝土劈裂破坏、FRP筋拔出、FRP筋拉断,其中FRP筋拔出可分为:筋外表面破坏、粘结段混凝土破坏、粘结段无明显破坏。试件的受力过程为:微滑移阶段、滑移阶段、剥离阶段和下降段。FRP筋的表面形式是影响FRP筋与混凝土粘结性能的主要因素,缠绕喷砂和单缠绕表面FPR筋与混凝土的粘结性能较为理想,其粘结强度高于普通FRP筋与混凝土的粘结强度,可考虑将这两种表面形式的FRP筋进行更深入的研究。五种表面形式FRP筋的粘结强度,由高到低分别为:缠绕、缠绕喷砂、螺纹、双缠绕、波点。混凝土强度大于C40时,对FRP筋与混凝土的粘结强度影响不大。GFRP筋与混凝土的粘结强度比BFRP筋与混凝土的粘结强度高16.7%,环氧树脂基体FRP筋与混凝土的粘结强度比聚乙烯基脂FRP筋与混凝土粘结强度高9.4%。  通过改进的BPE粘结-滑移本构模型对试验结果进行拟合,拟合结果和试验数据吻合,在高丹盈提出的锚固长度公式基础上,比较锚固长度计算值与试验值,提出相应的修正系数。
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