黏砂变形GFRP筋与约束混凝土之间的黏结性能

基于30个Losberg拉拔试验,对黏砂变形GFRP筋与采用箍筋约束的混凝土之间的黏结性能进行了较为系统的研究.研究表明:GFRP筋与约束混凝土之间的黏结-滑移(τ-s)曲线可分为微滑移段、滑移段、下降段、二次上升段以及残余下降段;对于采用箍筋约束的GFRP筋试件,均只发生拔出破坏,而对于无箍筋约束的GFRP筋试件,其破坏模式包括拔出和劈裂两种;与无箍筋约束的GFRP筋试件相比,GFRP筋与约束混凝土之间的黏结强度增加了0％～16％,而达到黏结强度时对应的滑移量则提高了1.20～2.76倍.在考虑GFRP筋直径、黏结长度、体积配箍率等因素的基础上,建立了GFRP筋与约束混凝土之间的黏结-滑移本构模型.     

GFRP筋与珊瑚混凝土黏结性能的试验研究

针对玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋与珊瑚混凝土间的黏结行为研究较少,进而影响到相关结构计算及性能分析等问题,开展了GFRP筋与珊瑚混凝土黏结性能的拉拔试验研究,分析了GFRP筋与珊瑚混凝土黏结破坏的受力过程和黏结-滑移曲线特征,以及相对保护层厚度、黏结长度和珊瑚混凝土材料特性等因素对GFRP筋与珊瑚混凝土黏结强度的影响.结果表明:GFRP筋与珊瑚混凝土的黏结强度能够满足一般工程需要,GFRP筋与珊瑚混凝土黏结破坏的受力过程、黏结-滑移曲线特征、黏结机理、破坏形态与GFRP筋-普通混凝土的黏结行为较为接近;各影响因素中,黏结长度、相对保护层厚度、GFRP筋直径及表面状况对GFRP筋与珊瑚混凝土黏结强度及破坏形态影响较大.     

GFRP/钢绞线复合筋黏结锚固试验研究及设计建议

GFRP/钢绞线复合筋与混凝土之间的黏结锚固是GFRP/钢绞线复合筋增强混凝土结构性能的关键问题.采用拉拔试验,参照ACI规范的试验方法,对180个混凝土拉拔试件进行试验研究,测定每个试件的黏结强度、加载端滑移及自由端滑移,并计算GFRP/钢绞线复合筋的黏结一滑移关系曲线.基于肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇筑深度等因素对黏结锚固性能的影响,通过对试验数据的统计分析,得到GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层修正系数、混凝土浇筑深度修正系数及黏结滑移限值,提出GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度计算公式和基本锚固长度的计算公式,并确定锚固长度的计算原则.试验数据及设计建议可为确定GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层厚度、构建GFRP,钢绞线复合筋的黏结一滑移本构关系模型以及制定相关规范提供参考和依据.     

变幅反复加卸载下玻璃纤维复合筋与混凝土黏结性能

对直径20 mm的玻璃纤维增强聚合物(GFRP)进行单调加载以及两种不同变幅反复加卸载拉拔试验,研究单调静载与变幅反复加卸载作用下GFRP筋与混凝土之间的黏结-滑移关系,加载端滑移量的变化,得到了变幅反复作用对黏结性能的影响规律,并对试验数据与BPE模型上升段曲线进行了拟合分析。结果表明:GFRP筋与混凝土极限黏结强度在反复拉拔荷载作用下会降低,反复加载值越大,降低越多;当拉拔荷载在一定范围时,变幅反复加卸载对黏结强度影响不显著,但均会有残余变形,黏结刚度较单调加载刚度最大可提高1. 76倍;变幅反复加卸载试验全过程黏结滑移曲线与单调加载的曲线不同,但在大于前期荷载时上升段规律与单调加载一致,并与BPE模型上升段曲线较吻合。     

GFRP筋纤维混凝土黏结滑移性能试验研究

与传统钢筋相比,GFRP(glass fiber reinforced polymer)筋与混凝土之间的协同作用相对较差。为充分发挥GFRP筋力学性能,通过在水泥基材料中掺入纤维,以提升混凝土的抗裂性和韧性,从而改善GFRP筋与混凝土的黏结性能。开展FRP筋-纤维混凝土拉拔试验,通过FRP筋-混凝土拉拔试验对比,分析掺入不同纤维种类与含量的混凝土对GFRP筋的黏结性能提升情况;分析FRP筋黏结长度、混凝土中纤维含量比例对黏结 滑移性能的影响;分析相应破坏形式,确定混凝土最佳纤维含量比例,获得聚丙烯纤维混凝土和玻璃纤维混凝土与GFRP筋的黏结应力沿着筋体表面的分布。明确GFRP筋拉拔受力全过程,明确GFRP筋纤维混凝土的黏结滑移机理。     

玻璃纤维复材筋与混杂纤维混凝土黏结性能研究

通过对24个混杂纤维混凝土试件的拉拔试验,研究玻璃纤维复材(GFRP)筋与混杂纤维混凝土的黏结性能,分析钢纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维的体积率对黏结性能的影响。研究表明:钢-PVA纤维混凝土与GFRP筋的黏结滑移曲线可以分为上升段、下降段和残余段,在残余段内黏结强度呈往复上升下降的衰减过程,峰值每次下降40%～50%。总纤维体积率为0. 9%时,随着钢纤维体积率占比增大,GFRP筋与混杂纤维混凝土之间的黏结性能逐渐提高,且拉拔过程中耗能逐步增加。最后,根据试验得到的黏结滑移曲线进行拟合,提出黏结滑移的本构关系。     

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.     

不同加载路径下玻璃纤维复材筋黏结性能试验研究

玻璃纤维复材(GFRP)筋与砂浆的黏结性能是其应用于土钉支护结构中重要的参数。对6组不同直径和不同埋深的GFRP筋砂浆拉拔试件进行单调和循环拉拔试验,研究GFRP筋与砂浆黏结性能。结果表明:GFRP筋在砂浆中的拉拔破坏模式与长度锚固相关;砂浆强度对20筋体极限黏结强度影响不大,而对22、25筋体的黏结强度发挥有影响;分级循环加载拉拔中,黏结滑移曲线均会发生斜率的变化,且在拉拔力卸载后出现一段残余变形,存在非线性变形,在化学胶着力消失后,滑动摩擦力与机械咬合力呈现线性特征;GFRP筋与砂浆黏结滑移本构模型中,τ-s曲线上升段与改进的BPE模型的上升段趋势吻合,但还需进一步研究模型参数。     

GFRP筋-混凝土协同工作性能研究

从理论和实验方面研究了GFRP筋与混凝土的协同工作性能。制作9组GFRP筋-混凝土标准拉拔试件和3组钢筋混凝土标准拉拔试件,通过拉拔实验获得GFRP筋从混凝土中拔出时的破坏特征和GFRP筋与混凝土的粘结强度-滑移曲线。通过获得的数据和现象分析GFRP筋混凝土粘结强度的影响因素、粘结-滑移曲线的特征。为GFRP筋混凝土结构的应用、推广提供了参考和理论依据。     

黏砂变形GFRP筋黏结性能研究

基于18个梁式试验、42个Losberg拉拔试验以及6个标准拉拔试验,对黏砂变形GFRP筋与混凝土之间的黏结性能进行了较系统的研究。研究表明:黏砂变形GFRP筋梁式试件和拉拔试件的破坏形态均可分为拔出破坏和劈裂破坏两种,黏结长度大于5倍直径的GFRP筋试件发生劈裂破坏,小于5倍直径的试件发生拔出破坏,而对于黏结长度为5倍直径左右的试件,两种破坏形态均有可能发生;GFRP筋与混凝土之间的黏结强度约为相应带肋钢筋的0.64～1.27倍;随着黏结长度和直径的增加,GFRP筋与混凝土之间的黏结强度有所降低;基于梁式试验、Losberg拉拔试验与标准拉拔试验得到的GFRP筋与混凝土之间的黏结强度无显著差异。最后,综合考虑GFRP筋直径、表面形态、黏结长度等因素影响,提出GFRP筋与混凝土之间黏结强度、锚固长度的设计建议。     

火灾高温下GFRP筋和混凝土粘结性能试验研究

为了研究火灾环境中不同温度下纤维增强塑料(FRP)筋和混凝土之间粘结性能的变化以及火灾后FRP筋和混凝土之间的残余粘结性能,以玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋为例,对34组共120个混凝土棱柱体粘结试件进行了火灾高温时GFRP筋和混凝土之间粘结性能的试验研究,试验主要考虑了温度、混凝土强度和粗骨料粒径的影响,得到了高温中和降温后GFRP筋和混凝土之间的粘结强度以及GFRP筋的锚固长度。试验结果表明,随温度的升高,粘结性能会随之下降,当温度下降至室温后,其粘结性能会得到恢复。这些试验结果可以应用于GFRP筋增强混凝土结构抗火设计中。     

钢筋与混凝土粘结本构关系的试验研究

在钢筋与混凝土粘结性能的分析研究中,钢筋与混凝土的粘结本构关系是至关重要的。为了正确揭示钢筋与混凝土的粘结本构关系,本文首先从理论上推导了钢筋应力σs、钢筋与混凝土的粘结应力τ以及钢筋与混凝土的相对滑移s的解析表达式,并根据拔出试验数据,给出了随不同位置变化的钢筋与混凝土粘结应力和相对滑移关系,推导了反应这种变化规律的位置函数。本文还通过不同锈蚀量的光面钢筋和变形钢筋的拔出试验,得到了两种钢筋与混凝土的粘结性能随着不同钢筋锈蚀量的变化规律,根据试验结果的统计分析,给出了两种钢筋锈蚀后与混凝土的粘结强度计算公式。最后,本文给出了随时间和位置变化的钢筋与混凝土的粘结本构关系,可较全面地反映钢筋与混凝土的粘结性能。     

纤维筋与玄武岩纤维混凝土粘结性能

为了对比BFRP和GFRP筋与玄武岩纤维混凝土的粘结强度,选用直径14的FRP筋埋入玄武岩纤维混凝土的立方体试块中进行拉拔试验,通过改变FRP筋锚固长度以及纤维掺量,研究玄武岩纤维混凝土与FRP筋的粘结性能.     

纤维筋与高强纤维混凝土的粘结性能

为了对比BFRP和GFRP筋与高强玄武岩纤维混凝土的粘结强度,选用直径14的FRP筋埋入玄武岩纤维混凝土的立方体试块中进行拉拔试验,通过改变FRP筋锚固长度以及纤维掺量,研究高强玄武岩纤维混凝土与FRP筋的粘结性能.     

GFRP筋增强混凝土结构的抗火设计

通过火灾环境中混凝土内的温度场试验,以及火灾高温中玻璃纤维聚合物筋(GFRP筋)的力学性能和黏结性能试验,根据不同抗火等级对不同混凝土构件所要求的耐火极限时间,给出了GFRP筋增强混凝土结构的抗火设计方法.当抗火等级要求较高时,不宜采用GFRP筋增强混凝土结构.     

废弃纤维再生混凝土黏结性能试验

为了研究废弃纤维再生混凝土与钢筋的黏结性能,选取再生骨料替代率(0%,25%,50%,75%,100%)、废弃纤维体积掺量(0%,0.12%,0.24%)为试验变量,制备7组共14个试件,进行半梁式单向拔出试验。根据试验结果,分析了再生骨料替代率和废弃纤维体积掺量对混凝土极限黏结应力和极限滑移量的作用机理。结果表明:再生骨料的加入降低了混凝土的黏结性能,但并未改变混凝土与钢筋原有的破坏方式,其黏结应力随再生骨料替代率的增加而下降,滑移量随再生骨料替代率的增加先降低后升高; 废弃纤维的加入优化了再生混凝土与钢筋的黏结接触界面,提升了再生混凝土与钢筋的黏结性能; 体积掺量0.12%的废弃纤维对黏结性能的提升效果最为明显; 建立的废弃纤维再生混凝土极限黏结应力预测公式的计算结果与试验结果拟合良好,为进一步研究废弃纤维再生混凝土与钢筋的黏结性能和黏结应力预测奠定了基础。     

新型玻璃纤维增强塑料砂浆锚杆的黏结性能试验研究

锚杆广泛应用于隧道、边坡、地下硐室开挖及支护工程中。通过锚杆的支护加固，岩土体的强度和稳定性能够得到显著的改善和提高。传统的钢锚杆在不良地质条件下存在锈蚀严重的缺点，给支护结构的安全性和耐久性带来严重威胁。玻璃纤维增强塑料具有轻质、高强、耐腐蚀等优良特性，是代替钢筋制作锚杆的理想材料之一。在经典拉伸试验模型的基础上，结合锚杆本身的受力特性，建立一种改进的拉伸试验模型，并且根据此试验模型，对直径分别为10，13，16mm的表面经过喷砂和缠绕纤维束处理的玻璃纤维增强塑料锚杆，以及直径为25mm的螺纹钢进行拉伸试验，试样的总数量为24组。试验采用强度等级为C60的混凝土模拟岩体，并采用强度等级分别为41．5，55．5MPa的砂浆作为锚固剂。在试验结果基础上，对玻璃纤维增强塑料锚杆的拉拔破坏模式、临界黏结长度、拉拔承载力、平均黏结强度以及与钢锚杆拉拔性能的比较进行研究讨论，对砂浆锚固玻璃纤维增强塑料锚杆的黏结性能进行系统全面的分析评价，为推广玻璃纤维增强塑料锚杆的工程应用、相关规范的制定，以及进一步研究工作提供一定数据储备和理论支持。