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关于FRP筋的循环粘结性能的研究很少。一些初步的尝试只是对往复荷载下的FRP筋粘结性能给出了一个笼统的模糊概念,并没有试

作者:探史纪闻

关于FRP筋的循环粘结性能的研究很少。一些初步的尝试只是对往复荷载下的FRP筋粘结性能给出了一个笼统的模糊概念,并没有试图用数学的方法来描述这种性能。

这些研究总结如下:Choeng等人(2008)首次研究了GFRP筋的循环粘结性能。他们用非标准粘结试件研究了两种不同表面条件的GFRP筋的粘结性能,选用直径为12.7mm的黏砂和带肋GFRP筋,粘结长度设置为筋材直径的5倍,钢筋也作为参考进行试验。

采用3种不同混凝土强度(25、40和70MPa)研究了混凝土强度对粘结性能的影响。为了研究往复加载对粘结性能的影响,采用了3种不同的往复加载方案,并与单调加载方案所得到的试验结果进行比较。

第一个荷载方案:以滑移幅值为0.5Smax(Smax是单调试验中获得的最大粘结强度处的滑移值)进行一次往复循环加载,然后再进行单调加载;第二个加载方案:以滑移幅值为0.5Smax进行十次往复循环加载,然后再进行单调加载;

第三种加载方案:以0.5Smax为增量,增加10个循环;荷载以22kN/min的速率进行加载。所有情况下的试件都发生了拔出破坏。

研究仅得出3个一般预期结果:黏砂的GFRP筋的粘结性能与带肋的GFRP筋的粘结性能有一定的相似之处;粘结强度随着混凝土强度的增加而增加;粘结强度随着往复循环次数的增加而降低。

Lee等人的另一项研究涉及了一种新的加载方案。尽管本试验研究的所有细节都遵循了之前的研究,但本研究探索了一种新的拉压加载方案对GFRP筋粘结性能的影响,结果表明,与普通混凝土相比,反向循环荷载对GFRP筋的粘结性能的影响较大,特别是对带肋的GFRP筋。

循环往复加载的次数不仅影响了FRP筋的粘结强度,还改变了GFRP筋的破坏形式。

Mohamed等人提出了一种新的梁试验结构,用于研究往复荷载作用下GFRP筋的粘结性能。

选用直径10mm和12mm的GFRP筋,混凝土强度不变,粘结长度为10倍筋材直径,并使用梁测试配置进行测试,研究了GFRP筋在拉伸、拉伸、压缩和单调荷载下的粘结性能。为了保证新试验装置的可靠性和性能,作者在GFRP筋的粘结长度上安装了应变片,从而影响了粘结性能和结果的可信度。

尽管所给出的10mm和12mm直径钢筋的结果非常不同且不连贯,但作者提出,在往复荷载的作用下,GFRP筋粘结性能会发生显著退化。

选取体积配箍率为0、1.5%、2.7%,粘结长度为5d,保护层厚度为1.5d,混凝土强度为C30,筋材直径为16mm的两种不同表面形式的GFRP筋,GFRP筋G1(有明显肋高,表面光滑)GFRP筋G2(无肋高,表面粗糙黏砂)。

其中(a)、(b)、(c)分别为0、1.5%、2.7%的体积配箍率下,直径为16mm的GFRP筋粘结滑移曲线。体积配箍率为0、1.5%、2.7%时,GFRP筋G1的粘结强度分别为13.98MPa、19.05MPa、18.13MPa,GFRP筋G2的粘结强度分别为10.52MPa、12.22MPa、12.6MPa,通过对比可以看出。

在其他因素相同的情况下,带肋的GFRP筋G1的粘结强度比黏砂的GFRP筋G2的粘结强度高,当试件的体积配箍率分别为0、1.5%、2.7%时,带肋的GFRP筋G1比黏砂的GFRP筋G2的粘结强度分别高24.1%、37.3%、21.2%。

当体积配箍率为0%(没有配置箍筋)时,可以看出带肋筋G1的粘结滑移曲线只有微滑移段和上升段,而黏砂筋G2的曲线有微滑移段、上升段、下降段和残余段,这是由于随着自由端荷载的增加,当带肋筋的肋与混凝土之间的咬合力沿直径方向的分力大于混凝土的极限抗拉强度时,混凝土因没有箍筋的作用导致混凝土保护层发生劈裂剥落的脆性破坏,从而出现没有下降段的现象。

但对于黏砂筋G2,其粘结力主要来自于筋材表面与混凝土之间的摩擦阻力,故而其产生沿筋材环向拉力较小,即使没有配置箍筋的试件也不会完全劈坏失效,因此存在下降段和残余段。

薛伟辰等人的研究也说明了这一点。通常,对于这种现象有以下三个因素能进行解释:混凝土缺陷、泊松效应和剪力滞后。

混凝土缺陷:随着GFRP筋直径的增加,筋材与混凝土的接触面积增加,接触界面的混凝土产生缺陷的可能性增加,从而导致粘结强度的下降。

剪切滞后:当GFRP筋受拉时,其内外纤维运动不同,造成GFRP筋横截面上的应力分布不均匀,从而GFRP筋的粘结应力降低。

泊松效应:筋材受泊松效应的影响,会有部分径向力转化为纵向力,导致径向力的减小,而径向力直接影响到机械咬合力的大小,导致机械咬合力降低,GFRP筋与混凝土之间的粘结强度降低,且径向力的减小程度随着GFRP筋直径的增加而增加。

关于FRP筋的循环粘结性能的研究很少。一些初步的尝试只是对往复荷载下的FRP筋粘结性能给出了一个笼统的模糊概念,并没有试
关于FRP筋的循环粘结性能的研究很少。一些初步的尝试只是对往复荷载下的FRP筋粘结性能给出了一个笼统的模糊概念,并没有试
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