GFRP筋拉伸力学性能试验研究

GFRP筋具有较好的力学和耐腐蚀性能,被作为钢筋的替代材料应用于岩土工程等腐蚀性很强的混凝土结构中。通过GFRP筋现场纵向拉伸试验,分析其应力与应变、变形的关系,研究其基本破坏形态,并建立不同直径GFRP筋材的抗拉强度的公式。     

GFRP锚杆拉伸力学性能试验研究

玻璃纤维增强塑料（GFRP）是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新材料，具有较好的力学和耐腐蚀性能，在钢筋混凝土中用其代替钢筋可以解决耐久性问题。由于材料容易脆断，对于大直径的GFRP锚杆，试验机夹头夹持不住，导致直接拉伸试验很难成功，常用的方法是加工成小直径试件。采用φ10，φ13，φ15几种不同直径的GFRP锚杆试件进行试验，然后用回归方法预测大直径φ32试件力学指标，从而试图避免试件加工造成的影响。通过拉伸试验，研究了GFRP锚杆基本力学指标，画出了应力-应变关系曲线，讨论了其基本破坏形态。与普通钢材比较具有强度高、脆性破坏的特征，应力-应变曲线呈直线型。同时，与螺纹钢的力学性能指标和经济指标进行了比较，GFRP锚杆显示了优越的力学性能和良好的性价比。通过试验证实，GFRP锚杆具有强度高、与混凝土变形协调性好等力学性能，如果替代钢材锚杆应用于边坡永久加固工程，将具有广阔的应用前景。     

大直径GFRP筋拉伸性能试验方法研究

总结分析了目前大直径GFRP筋拉伸试验方法的不足,包括端部锚固方法不尽合理,有效长度和锚固长度的选取不统一等。研究提出了一套可靠可行的改进方法,并通过室内试验进行了验证;测试了大直径GFRP筋的极限抗拉强度、弹性模量及延伸率等主要力学性能指标。结果表明,新的端部锚固以及室内加载措施能满足大直径筋材性能试验的要求,大直径GFRP筋的极限抗拉强度较小直径GFRP筋降低明显,最大的接近50%,且弹性模量变化不大。     

GFRP筋拉伸力学性能温度效应试验研究

 玻璃纤维增强塑料(GFRP)材料的力学性能对工作环境温度很敏感,在设计时应充分考虑环境温度对此的影响。通过试验研究在不同工作环境温度(20 ℃～120 ℃)条件下GFRP筋拉伸力学性能的温度效应。加载设备采用MTS322电液伺服静动万能试验机,试验温度由环境箱进行自动控制。试验结果表明：试件在加载过程中,会因损伤而发出清脆响声,其表面出现白斑状裂纹,随荷载增加响声增大而渐密;破坏形态多为较大范围内发生片状裂开破坏,偶见某一断面断裂破坏,均为脆性破坏;GFRP筋的力学性能对环境温度非常敏感,极限抗拉强度、抗拉初始弹性模量、屈服应变和极限延伸率随着环境温度增加而下降,而抗拉屈服后弹性模量变化规律则相反;GFRP筋应力–应变曲线在20 ℃～80 ℃时为双线性,随着温度升高,其屈服点逐渐降低,在100 ℃,120 ℃时应力–应变曲线变为线性。通过试验分析,建立考虑环境温度影响的GFRP筋应力–应变关系及其相关参数同环境温度的关系;提出考虑环境温度影响的GFRP筋极限抗拉强度计算公式。试验研究成果为GFRP筋在不同环境温度条件下应用提供了科学依据。     

GFRP锚杆拉伸及剪切力学性能试验研究

玻璃纤维增强塑料(GFRP)是一种通过拉挤工艺形成的树脂和玻璃纤维复合新材料,该材料具有抗拉力学性能优越和耐腐蚀性能好的特点,其优越的抗腐蚀性能可以解决工程中诸多耐久性问题。本文采用直径为3～40 mm共18种不同直径的GFRP锚杆试件进行拉伸及剪切试验,研究了GFRP锚杆拉伸及剪切力学性指标,分析了荷载下材料破坏模式,研究结果表明GFRP锚杆应力-应变曲线呈直线型,材料具有强度高、脆性破坏的特征,并依据试验数据给出了抗拉强度、抗剪强度及弹性模量建议值。同时,数据表明GFRP锚杆与混凝土具有较好的变形协调性。该研究可为相关工程应用提供参考。     

螺纹GFRP筋与混凝土黏结性能试验与理论计算

为研究螺纹玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋与混凝土界面的黏结性能,选用不同直径的GFRP筋材制备3组拉拔试件,标准养护28 d后开展中心拉拔试验.试验结果表明:GFRP筋与混凝土的黏结强度随其直径的增大而增大,拉拔试件的破坏模式和黏结应力-滑移曲线也随之变化;当GFRP筋直径较小(8、12 mm)时,拉拔试件主要发生筋材拔出破坏,但2种直径下的黏结应力-滑移曲线在弹性上升段后存在较大差异,直径8 mm筋材的拉拔试件呈来回波动趋势,且渐趋平缓,而直径12 mm筋材拉拔试件表现为下降后又上升的双曲线模式;当GFRP筋直径较大(16 mm)时,拉拔试件发生劈裂破坏,其黏结应力上升到最高点后迅速下降.最后,基于弹性力学厚壁圆筒理论模型,对不同直径螺纹GFRP筋的黏结破坏面夹角θ进行探讨并提出了黏结强度计算公式,通过与相关试验结果的对比分析,验证了该计算公式对发生筋材拔出破坏的情况具有非常好的预测精度.     

玻璃纤维增强塑料锚杆杆体的力学性能研究

高性能的GFRP杆体是提高GFRP锚杆高性能的关键,GFRP杆体的力学性能指标是指导锚杆设计施工的重要参数。本文通过GFRP筋进行基本力学性能试验,测定了GFRP筋的极限抗拉强度、弹性模量、延伸率、应力-应变关系以及筋的抗剪强度,证实了GFRP筋可以代替钢筋应用在岩土锚固工程中。     

玻璃纤维复材筋损伤力学性能试验研究

对直径16 mm玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋单调一次拉伸及在应力上限水平为0. 3σ_b、0. 6σ_b(σ_b为筋体的极限抗拉强度)的9次循环加载拉伸损伤后的一次拉伸进行破坏试验,分析GFRP筋体损伤前后的力学性能变化规律。结果表明:筋材的极限抗拉强度随循环拉伸应力的增加呈下降趋势,折点处强度随循环拉伸应力的增加呈上升趋势。0. 6σ_b循环拉伸损伤后筋体纵向应力-应变曲线呈线性关系,随着荷载重复次数的增加,残余变形逐渐减小。0. 3σ_b循环拉伸后GFRP筋的纵向应力-应变曲线呈双折线。简化计算出0. 3σ_b、0. 6σ_b循环拉伸后的筋材损伤程度为0、0. 135。     

引江济淮软岩钢筋、GFRP筋锚杆承载差异试验

引江济淮试验工程采用锚杆加固河道软岩边坡。通过对钢筋、玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋锚杆实施现场拉拔试验以及锁定观测试验,研究钢筋和GFRP筋锚固性能差异。研究结果表明,试验软岩边坡下,GFRP筋锚杆承担的极限荷载大于钢筋锚杆,具有更高的界面黏结强度,GFRP筋锚杆为杆体拉断破坏,钢筋锚杆为杆体拔出破坏;GFRP筋锚杆的有效锚固长度小于钢筋锚杆,GFRP筋杆体轴力沿深度衰减速率大于钢筋锚杆,GFRP筋锚杆与胶结体具有更好的变形协调性;GFRP筋锚杆的预应力衰减率小于钢筋锚杆,锚杆预应力衰减缘自于界面黏结蜕化,围岩扰动对锚杆预应力衰减有直接影响;GFRP筋锚杆的锚固性能优于钢筋锚杆,界面黏结状态出现蜕化的剪应力水平高于钢筋锚杆。     

GFRP筋混凝土短柱偏压性能试验研究

进行了3组玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋混凝土短柱偏心受压破坏试验,对GFRP筋混凝土偏心受压柱的破坏形态、侧向挠度、内部筋体应变与混凝土表面的应变等试验结果进行了分析。结果表明:GFRP筋混凝土柱的破坏形式为受压破坏,随着初始偏心距的减小,GFRP筋混凝土柱的承载力有增大趋势;GFRP筋作为受压筋与混凝土的协同作用良好,且试件加载时的初始偏心距越小,混凝土与GFRP筋的协同作用越好;GFRP筋有较好的抗压性能,作为受力筋应用到混凝土受压构件中有很大的优越性。     

FRP筋力学性能指标及试验方法研究

对表面粘砂玻璃纤维筋、碳纤维筋试验方法、基本力学性能进行试验研究,测试FRP筋的抗拉强度、弹性模量及延伸率等主要力学性能指标;对FRP筋试验过程、试验方法、破坏形态进行详细介绍,通过对试验结果进行处理,提出了用于构件设计的力学性能指标,供工程技术人员参考。     

FRP筋力学性能试验研究及混杂效应分析

介绍了FRP筋及锚具的设计与制作方法,FRP筋抗拉强度、弹性模量、延伸率等力学性能试验方法,对FRP筋拉伸试验结果进行了统计分析,给出了用于FRP筋混凝土结构设计的力学性能指标,提出了混杂纤维FRP筋设计思路.试验结果表明,FRP筋应力-应变关系呈线性变化,弹性模量、延伸率小于钢筋,强度-质量比、耐久性等方面明显优于钢筋,作为一种新的混凝土结构抗拉材料切实可行.     

大直径内置光纤光栅玻璃纤维增强聚合物锚杆梁杆黏结试验

 纤维增强聚合物筋是一种新型复合材料,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,用其替代钢筋用于边坡加固是解决锚杆耐久性问题的途径之一。采用内置光纤光栅的GFRP筋制作锚杆结构模型,用空心液压千斤顶施加拉拔荷载,用光栅传感技术监测杆体应变,研究大直径喷砂GFRP锚杆在框架梁锚固条件下的受力破坏机制。研究表明,本试验大直径25 mm GFRP锚杆在拉拔力、平均黏结强度方面均达到相同直径螺纹钢筋锚杆的设计指标,最合理的框架梁厚度为30～40 cm;瞬时荷载循环对GFRP锚杆界面黏结状态无明显影响;持续荷载作用下杆体界面的黏结状态会发生蜕化,随时间延续蜕化向深部扩展,荷载越大扩展深度越大,蜕化速度越快;光纤光栅监测技术是发现和观察锚杆界面黏结状态蜕化过程的有效手段。     

GFRP板材力学性能研究

对GFRP板材的拉伸强度、弹性模量、泊松比和伸长率做了试验分析,进行了GFRP板拉伸破坏过程和应力—应变曲线的研究,提出了适宜GFRP板拉伸试验的方法。     

纤维复合物加固钢筋混凝土梁抗弯承载力及参数分析

对 12根GFRP加固的钢筋混凝土梁的试验结果进行了抗弯承载力分析 ,并在此基础上对影响抗弯承载力的因素进行了分析。分析结果表明 ,FRP加固量、弹性模量、抗拉强度、钢筋屈服强度、配筋率及梁底初始拉应变对抗弯承载力有明显影响 ,而混凝土强度对抗弯承载力的影响并不显著。     

Combination form analysis and experimental study of mechanical properties on steel sheet glass fiber reinforced polymer composite bar

The concept of steel sheet glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite bar (SSGCB) was put forward. An optimization plan was proposed in the combined form of SSGCB. The composite principle, material selection, and SSGCB preparation technology have been described in detail. Three-dimensional finite element analysis was adopted to perform the combination form optimization of different steel core structures and different steel core contents based on the mechanical properties. Mechanical tests such as uniaxial tensile, shear, and compressive tests were carried out on SSGCB. Parametric analysis was conducted to investigate the influence of steel content on the mechanical properties of SSGCB. The results revealed that the elastic modulus of SSGCB had improvements and increased with the rise of steel content. Shear strength was also increased with the addition of steel content. Furthermore, the yield state of SSGCB was similar to the steel bar, both of which indicated a multi-stage yield phenomenon. The compressive strength of SSGCB was lower than that of GFRP bars and increased with the increase of the steel core content. Stress-strain curves of SSGCB demonstrated that the nonlinear-stage characteristics of SSGCB-8 were much more obvious than other bars.     

玄武岩纤维布的耐久性试验研究

通过改变玄武岩纤维布、浸润树脂等因素,对玄武岩纤维增强复合材料进行湿热老化试验,系统研究随着老化时间的增长,玄武岩纤维增强复合材料抗拉强度、延伸率和拉伸弹性模量的变化规律,并与其他类型的纤维增强复合材料湿热老化性能进行比较。对玄武岩纤维在结构加固和修复中的应用和耐久性问题有一定指导意义。     

GFRP用量及倒角半径影响约束素混凝土柱体的试验研究

为了研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)约束素混凝土柱体的力学性能,进行了13组试件的轴心受压试验。主要考虑GFRP用量、倒角半径对GFRP约束素混凝土柱体的力学性能的影响,通过试件的试验过程和最终破坏形态可知,GFRP约束素混凝土柱体的强度都有一定程度的提高,延性增大,破坏过程与没包裹GFRP试件相比缓慢;由于试件的棱角处存在应力集中现象,所以随着倒角半径的增加,GFRP约束的试件强度提高幅度逐渐增加,GFRP约束不同倒角半径(0、20、35、50)素混凝土方柱试件的强度提高幅度远不如圆形截面柱,较方形截面柱分别提高了6%、14%、16.9%、20.9%。     

弹性模量评价GFRP筋质量方法探讨

通过试验研究不同直径、不同环境温度条件下GFRP筋拉伸极限强度与其拉伸弹性模量的相关性。试验结果表明,基于拉伸弹性模量评价GFRP筋质量是可行的。建议采用拉伸弹性模量和变异系数作为控制指标来评价GFRP筋质量。采用此法来评价GFRP筋质量,可以采用普通试验装置,难度小,便于操作,为提高生产质量和出厂检验提供较好的保证。研究成果对GFRP筋在工程中应用推广具有实用意义。