CFRP筋粘结型锚固系统疲劳及应力松弛性能研究

在三个应力水平及三个应力幅值下对CFRP筋粘结型锚固系统进行拉-拉及弯曲疲劳试验,对200万次疲劳加载后未发生破坏的试验件进行静载拉伸破坏试验,对CFRP筋粘结型锚固系统进行应力松弛性能研究。研究结果表明:研发出的单孔CFRP筋锚固系统疲劳性能优良,经历200万次的拉-拉或弯曲疲劳加载后,锚固系统没有任何损伤,疲劳加载后筋材的强度基本没有变化,弹性模量略有提高,平均提高幅度为4. 3%;提出并建立的CFRP筋锚固系统应力松弛性能预测模型与试验数据吻合良好,预测1000 h锚固系统的应力松弛率的误差为4. 64%;提出的CFRP筋的应力松弛性能研究方案可以有效消除锚固段内胶体变形对CFRP筋应力松弛性能测试带来的影响,获得CFRP筋1000 h应力松弛率为0. 67%。

高温下CFRP筋及其粘结型锚固系统的力学性能

为明确高温下碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)筋及其以活性粉末混凝土(RPC)为粘结介质的粘结型锚固系统的力学性能,以处理温度为试验参数,完成了12个筋材试件的高温轴拉试验和8个锚固性能试件的高温拉拔试验。揭示了处理温度对高温下CFRP筋及其粘结型锚固系统力学性能的影响规律,建立了适于分析高温下CFRP筋轴向拉伸性能、以RPC为粘结介质的粘结型锚固系统粘结强度及临界锚固长度的实用计算公式。结果表明:对于筋材轴拉试件,100℃、210℃和300℃下筋材的抗拉强度、弹性模量较常温试件分别下降了(2.3%、11.4%)、(29.8%、35.6%)和(40.9%、45%),高温下筋材的弹性模量较抗拉强度受处理温度的影响更为显著;100℃、210℃和300℃下筋材的极限拉应变较常温试件分别增大了18.5%、17.3%和14.8%,高温下筋材的极限拉应变随处理温度升高而呈先增大后减小的变化趋势;对于锚固性能试验,试件的粘结强度随处理温度升高而线性衰减,处理温度为100℃、210℃与300℃试件的粘结强度较常温试件分别下降了20.4%、52.6%和85.1%。文中所建立的高温下CFRP筋与粘结型锚固系统力学性能的实用计算公式均具有较高精度。

高温后CFRP筋及其粘结式锚固系统的力学性能

为明确高温后碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)筋材及其粘结型锚固系统的力学性能,以筋材的处理温度为试验参数,完成了12个筋材试件的轴向拉伸试验;以粘结式锚具的处理温度和粘结长度为试验参数,完成了36个试件的锚固性能试验。结果表明:对于筋材轴向拉伸试件,处理温度为100℃时,筋材静力性能与常温试件相比未发生明显变化,筋材经历200℃和300℃温升作用后,其抗拉强度、弹性模量和极限拉应变较常温试件分别下降了6.4%、8.2%、3.8%和16.6%、18.3%、8.3%;对于锚固性能试验,试件的粘结强度随处理温度和粘结长度的增加而降低,粘结长度一定时,处理温度为200℃与300℃试件的粘结强度较常温试件分别下降了31.5%~36.3%和44.2%~47.4%。建立了适于分析高温后CFRP筋轴向拉伸性能、粘结型锚固系统粘结强度及临界锚固长度的实用计算公式,且具较高精度。

CFRP拉索研制及其力学性能研究

设计了一种新型CFRP拉索结构与制索方法,改变了以往CFRP拉索中CFRP筋平行排布的方式,将索体中CFRP筋进行扭结,在锚固端将CFRP筋发散开来,对研制出来的CFRP拉索进行了静载拉伸试验与拉-拉疲劳试验研究。试验结果表明:提出的新型CFRP拉索结构与制索方案切实可行,采用2.5°~3.5°扭转角与2.5°发散角适用于CFRP筋材,轻微扭转与弯折并不会导致筋材过早发生破坏;新型CFRP拉索的静载拉伸锚固效率大于95%,通过250万次疲劳加载试验,锚固部位没有损伤,拉索断丝率小于5%;随着疲劳加载循环次数的增加,CFRP拉索的弹性模量基本不变,拉索锚固端索体伸出量、筋材及锚板在锚具后端的回缩量都不超过1mm。