螺紋狀表面粘砂FRP筋與混凝土粘結性能試驗研究.pdf

1、鋼筋混凝土結構在工業(yè)與民用建筑中應用甚為廣泛，但鋼筋遇水或酸、堿等介質易腐蝕，從而導致結構耐久性降低和結構破壞。FRP(FiberReinforcedPolymer)筋是一種新型的復合材料，它具有良好的力學性能和耐腐蝕性能，用它代替增強混凝土結構中鋼筋可以大大提高增強混凝土結構的使用性能和耐久性能。 由于FRP筋的物理力學性能和表面形狀與鋼筋有較大差異，F(xiàn)RP筋與混凝土的粘結性能低于鋼筋。如何有效地改善FRP筋與混凝土的粘結性能

2、，是國內外學者研究的熱點問題，F(xiàn)RP筋與混凝土結合的前提是保證在外荷載作用下，兩者的協(xié)同工作。FRP筋與混凝土的粘結性能是設計、應用和推廣該種結構的關鍵技術之一。 本文在總結了國內外大量研究的基礎上，首先對14個研制加工的一種新型的螺紋狀表面粘砂FRP筋和2個光圓鋼筋，2個光圓玻璃纖維筋，2個表面粘砂螺紋鋼筋，進行中心拉拔試驗，通過試驗對纖維塑料筋與混凝土的粘結機理、破壞機理、粘結強度的影響因素和滑移性狀進行了較為深入的研究。研

3、究結果表明，該螺紋狀表面粘砂FRP筋粘結力仍然由摩擦力和機械咬合力提供，但相對而言，摩擦力起主要作用。其破壞機理不是由于FRP筋的外纏肋發(fā)生損壞或者與核心處FRP發(fā)生剝離。而是FRP筋表面螺紋凸起部分與核心處FRP筋發(fā)生剪切滑移，表面粘砂層研磨成粉狀，成縱向剪切破壞。荷載—滑移曲線(P—s曲線)在達到峰值點以后下降段比傳統(tǒng)螺紋狀鋼筋平緩效果更好，與混凝土的粘結強度略低于螺紋鋼筋，但明顯大于光圓FRP筋；拔出破壞時對粘結強度起控制作用的是

4、樹脂的種類和表面形式，而混凝土和纖維類型對其影響較小。 然后在本文試驗以及國內外大量研究的基礎上，提出了本次試驗所采用的螺紋狀表面粘砂FRP筋粘結強度的理論公式和錨固長度的的設計建議。分析已有的幾種FRP筋與混凝土之間的粘結滑移本構模型，提出了較符合本次試驗研究的粘結滑移本構模型，為有關規(guī)范的編制提供了依據(jù)。 最后，利用ANSYS程序及粘結滑移本構關系對FRP筋與混凝土拉拔試件進行了有限元模擬。并系統(tǒng)總結出了考慮粘結滑移

5、的FRP筋與混凝土構件的ANSYS程序有限元分析建模和計算方法。采用ANSYS有限元軟件對試件進行數(shù)值模擬，將試驗粘結—滑移關系曲線與數(shù)值模擬粘結—滑移關系曲線進行對比，并對模型在不同荷載作用下不同位置處彈簧單元的彈簧力、滑移以及FRP筋的應力進行分析研究，驗證ANSYS軟件數(shù)值模擬結果的正確性。利用ANSYS有限元軟件對螺紋狀表面粘砂FRP筋混凝土試件進行了數(shù)值模擬，模擬結果與試驗結果吻合較好，可以得到較為準確的極限狀態(tài)值，能夠用來較