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關于FRP筋的循環粘結性能的研究很少。一些初步的嘗試隻是對往複荷載下的FRP筋粘結性能給出了一個籠統的模糊概念,并沒有試

作者:探史紀聞

關于FRP筋的循環粘結性能的研究很少。一些初步的嘗試隻是對往複荷載下的FRP筋粘結性能給出了一個籠統的模糊概念,并沒有試圖用數學的方法來描述這種性能。

這些研究總結如下:Choeng等人(2008)首次研究了GFRP筋的循環粘結性能。他們用非标準粘結試件研究了兩種不同表面條件的GFRP筋的粘結性能,選用直徑為12.7mm的黏砂和帶肋GFRP筋,粘結長度設定為筋材直徑的5倍,鋼筋也作為參考進行試驗。

采用3種不同混凝土強度(25、40和70MPa)研究了混凝土強度對粘結性能的影響。為了研究往複加載對粘結性能的影響,采用了3種不同的往複加載方案,并與單調加載方案所得到的試驗結果進行比較。

第一個荷載方案:以滑移幅值為0.5Smax(Smax是單調試驗中獲得的最大粘結強度處的滑移值)進行一次往複循環加載,然後再進行單調加載;第二個加載方案:以滑移幅值為0.5Smax進行十次往複循環加載,然後再進行單調加載;

第三種加載方案:以0.5Smax為增量,增加10個循環;荷載以22kN/min的速率進行加載。所有情況下的試件都發生了拔出破壞。

研究僅得出3個一般預期結果:黏砂的GFRP筋的粘結性能與帶肋的GFRP筋的粘結性能有一定的相似之處;粘結強度随着混凝土強度的增加而增加;粘結強度随着往複循環次數的增加而降低。

Lee等人的另一項研究涉及了一種新的加載方案。盡管本試驗研究的所有細節都遵循了之前的研究,但本研究探索了一種新的拉壓加載方案對GFRP筋粘結性能的影響,結果表明,與普通混凝土相比,反向循環荷載對GFRP筋的粘結性能的影響較大,特别是對帶肋的GFRP筋。

循環往複加載的次數不僅影響了FRP筋的粘結強度,還改變了GFRP筋的破壞形式。

Mohamed等人提出了一種新的梁試驗結構,用于研究往複荷載作用下GFRP筋的粘結性能。

選用直徑10mm和12mm的GFRP筋,混凝土強度不變,粘結長度為10倍筋材直徑,并使用梁測試配置進行測試,研究了GFRP筋在拉伸、拉伸、壓縮和單調荷載下的粘結性能。為了保證新試驗裝置的可靠性和性能,作者在GFRP筋的粘結長度上安裝了應變片,進而影響了粘結性能和結果的可信度。

盡管所給出的10mm和12mm直徑鋼筋的結果非常不同且不連貫,但作者提出,在往複荷載的作用下,GFRP筋粘結性能會發生顯著退化。

選取體積配箍率為0、1.5%、2.7%,粘結長度為5d,保護層厚度為1.5d,混凝土強度為C30,筋材直徑為16mm的兩種不同表面形式的GFRP筋,GFRP筋G1(有明顯肋高,表面光滑)GFRP筋G2(無肋高,表面粗糙黏砂)。

其中(a)、(b)、(c)分别為0、1.5%、2.7%的體積配箍率下,直徑為16mm的GFRP筋粘結滑移曲線。體積配箍率為0、1.5%、2.7%時,GFRP筋G1的粘結強度分别為13.98MPa、19.05MPa、18.13MPa,GFRP筋G2的粘結強度分别為10.52MPa、12.22MPa、12.6MPa,通過對比可以看出。

在其他因素相同的情況下,帶肋的GFRP筋G1的粘結強度比黏砂的GFRP筋G2的粘結強度高,當試件的體積配箍率分别為0、1.5%、2.7%時,帶肋的GFRP筋G1比黏砂的GFRP筋G2的粘結強度分别高24.1%、37.3%、21.2%。

當體積配箍率為0%(沒有配置箍筋)時,可以看出帶肋筋G1的粘結滑移曲線隻有微滑移段和上升段,而黏砂筋G2的曲線有微滑移段、上升段、下降段和殘餘段,這是由于随着自由端荷載的增加,當帶肋筋的肋與混凝土之間的咬合力沿直徑方向的分力大于混凝土的極限抗拉強度時,混凝土因沒有箍筋的作用導緻混凝土保護層發生劈裂剝落的脆性破壞,進而出現沒有下降段的現象。

但對于黏砂筋G2,其粘結力主要來自于筋材表面與混凝土之間的摩擦阻力,故而其産生沿筋材環向拉力較小,即使沒有配置箍筋的試件也不會完全劈壞失效,是以存在下降段和殘餘段。

薛偉辰等人的研究也說明了這一點。通常,對于這種現象有以下三個因素能進行解釋:混凝土缺陷、泊松效應和剪力滞後。

混凝土缺陷:随着GFRP筋直徑的增加,筋材與混凝土的接觸面積增加,接觸界面的混凝土産生缺陷的可能性增加,進而導緻粘結強度的下降。

剪切滞後:當GFRP筋受拉時,其内外纖維運動不同,造成GFRP筋橫截面上的應力分布不均勻,進而GFRP筋的粘結應力降低。

泊松效應:筋材受泊松效應的影響,會有部分徑向力轉化為縱向力,導緻徑向力的減小,而徑向力直接影響到機械咬合力的大小,導緻機械咬合力降低,GFRP筋與混凝土之間的粘結強度降低,且徑向力的減小程度随着GFRP筋直徑的增加而增加。

關于FRP筋的循環粘結性能的研究很少。一些初步的嘗試隻是對往複荷載下的FRP筋粘結性能給出了一個籠統的模糊概念,并沒有試
關于FRP筋的循環粘結性能的研究很少。一些初步的嘗試隻是對往複荷載下的FRP筋粘結性能給出了一個籠統的模糊概念,并沒有試
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