基于拉拔试验的GFRP-钢复合筋与ECC粘结性能分析

GFRP-钢复合筋(GFRP-Steel composite bar,FSCB)结合了GFRP和钢筋两种材料的优势,在发挥GFRP良好耐腐蚀性能的同时也能提高GFRP筋的弹模和延性;纤维增强水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)相较于传统混凝土,在抗拉性能和裂缝控制方面展现出更优的性能。在近海桥梁中组合使用FSCB与ECC可有效解决钢筋锈蚀问题,对于发展高耐久性的近海桥梁结构具有良好的应用前景。为了深入研究这一组合结构的性能,开展拉拔试验来研究筋材种类、筋材直径和锚固长度等参数对FSCB与ECC粘结性能的影响。结果表明,FSCB-ECC试件主要发生两种破坏模式,分别为拔出破坏和劈裂-拔出破坏。筋材类型对粘结性能的影响主要体现在筋材不同的弹性模量和筋材初始构造的表面几何形状差异这两方面;随着筋材直径增大,GFRP-钢复合筋在ECC中粘结强度逐渐降低,而GFRP筋的直径达到20 mm后,粘结强度的变化并不明显;同时粘结强度随着锚固长度的增加而逐渐降低。

新型GFRP-钢复合筋材料拉伸性能测试

对新型GFRP-钢复合筋进行拉伸性能测试,分析了复合筋的破坏过程和力学性能指标。同时构建了新型GFRP-钢复合筋的应力-应变关系理论模型,并将其与试验结果进行对比分析。结果表明:GFRP-钢复合筋的应力-应变曲线表现出明显的双线性特征,其在内芯钢筋屈服后仍具备稳定的抗变形能力,所建立的应力-应变关系理论模型与试验结果吻合较好,证明了该模型能够有效地反映复合筋的拉伸性能。

GFRP-钢绞线复合筋与混凝土黏结机理及强度计算模型

GFRP-钢绞线复合筋不仅抗拉强度高、耐腐蚀性好、质量小,同时具有较高的弹性模量。复合筋的高强度能否得到充分发挥,一定程度上取决于其与混凝土的黏结性能。通过15组黏结试件的拉拔试验,分析对比筋材类型、直径、钢绞线体积率、保护层厚度和混凝土强度对FRP筋与混凝土黏结强度及破坏形态的影响。结果表明：复合筋与混凝土黏结强度较GFRP筋与混凝土黏结强度有一定的提高,且随着钢绞线体积率的增加而增大,但仍低于钢筋与混凝土的黏结强度;随着保护层厚度的增加,复合筋与混凝土黏结强度逐渐增大,试件的破坏形态由混凝土劈裂转为筋材拔出;混凝土强度的提高对黏结强度的增强作用较为显著。在试验的基础上,将筋材周围的混凝土作为带裂缝的弹性体,并考虑开裂部分混凝土的残余强度,根据混凝土环向应力的分布,建立了筋材与混凝土最大黏结应力计算模型。根据该计算模型和试验结果,引入黏结应力分布系数,建立了带肋FRP筋与混凝土黏结强度的计算方法,黏结强度计算值与试验值吻合较好。