反复载荷作用下钢连续纤维复合筋砼界面粘结性能的研究

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1、摘要反复载荷作用下钢琏续纤维复合筋硷界面粘结性能研究硕士研究生：张磷琳摘要导师：吴刚教授结构地震后的可修复性越来越为人们所重视，然而传统的钢筋混凝土结构中，钢筋的本构关系决定了结构屈服后的损伤较难控制和定量描述。现有的大量研究表明，确保混凝土结构具有稳定良好的二次刚度，对控制其在地震作用下的残余变形，保证结构具有良好的可修复性有着积极的意义。吴智深、吴刚等人提出并工业化生产制作了以钢筋为内芯，外包纵向连续纤维的钢．连续纤维复合筋(SFCB)，综合了FRP和钢筋的优点，具有稳定的二次刚度。然而，与普通FRP筋一样，SFCB与混凝土基体良好的粘结性能是两者

2、协同工作的基础。因此，SFCB与混凝土的粘结性能研究及相关模型的建立是目前亟待解决的一个课题，对分析SFCB增强混凝土结构抗震综合性能以及SFCB嵌入式加固维修现有结构等具有重要的现实意义。基于此，本文参照ACl440．3R$tJ作了171个拉拔试件，通过单向拉拔试验和反复拉拔试验，对SFCB与混凝土的粘结性能开展了相关研究。通过117个单向拉拔试件，获得SFCB粘结．滑移曲线，并对试件破坏形态、粘结．滑移曲线各个阶段的特点、受力过程以及粘结破坏机理进行了分析。本次试验还与等直径的变形钢筋与混凝土的粘结性能试验进行了对比。根据拉拔试件的试验结果，研究了

3、肋参数、SFCB直径、粘结长度、混凝土保护层厚度和表面处理方式等因素对SFCB与混凝土粘结性能的影响。研究表明：(1)随着直径的增大，SFCB与混凝土的粘结强度降低。(2)随着粘结长度的增大，SFCB与混凝土的粘结强度降低。(3)当肋高度／肋间距的比值减小时，拔出试件的峰值滑移量增大；当肋高度／肋间距的比值在O．05～0．08范围内时，SFCB与混凝土的粘结强度较高。(4)对于直径同样为20mm的变形钢筋和SFCB，后者粘结强度最大能达到前者的94．8％，滑移量后者大于前者。(5)表面喷砂能有效提高SFCB的极限粘结强度和残余粘结强度。(6)混凝土的保

4、护层厚度对SFCB与混凝土的粘结破坏类型有很大影响。此外，本文还通过54个反复拉伸荷载作用下的拉拔试件，对反复荷载作用下的SFC屿混凝土的粘结性能进行了初步研究。观察了构件破坏形式，了解构件在反复荷载下粘结强度，滑移量，粘结刚度及滞回耗能变化情况，并对单向拉伸和反复拉伸荷载作用下的性能指标进行对比。研究表明：(1)反复荷载作用下的极限粘结强度和相应的峰值点滑移量与单向拉伸荷载作用下的试验结果基本一致。(2)在每个循环过程的卸载点处出现的残余滑移，随着循环次数的增多而增加，其增加速度与每个循环下的峰值点滑移成正比。(3)等应力循环情况下，每个循环中加载端

5、位移的增量，随着重复次数的增加逐渐减少并趋于稳定。(4)在粘结滑移发展过程中，除了最初几次加卸载过程之外，粘结刚度趋于稳定。(5)滞回耗能随着循环次数的增加而变化的趋势并不明显。(6)同单向拉伸荷载作用下的试件一样，筋材直径、表面处理方式、混凝土保护层厚度和肋参数等因素均影响了SFCB与混凝土的粘结性能。在本文试验以及国内外大量研究的基础上，提出了SFCB粘结强度理论公式和锚固长度设计建议，为相关规范的编制提供了参考。同时，分析已有的几种粘结．滑移本构模型，结合薛伟辰和郝庆多所建立的模型，提出了能完整描述粘结．滑移全过程，较符合本次试验研究的粘结．滑移

6、本构模型。摘要关键词：钢．连续纤维复合筋(SFCB)、混凝土、粘结性能、拉拔试验、单向拉伸、反复荷载ⅡABSTRACTStudyonBondBehaviorbetweenSteel—FRPCompositeBar(SFCB)andConcreteunderCyclicLoadingAbstractNowadaysreparabilityofstructLFesafterearthquakehas击ownmoreandmoreattention．Moreoveritisdiff虻ulttocontrolandquantitativelydescribes

7、tructuredamageswhentheslrnctureyields，owingtoconstitutiverelationoftraditiomlreinforcedconcretestructure．Alargenumberofexistingstudieshaveshownthat懿tlretheconcretestructurehasstablepost-yieldstiffnesshasgreatsignificanceinthecontrolofresidualdeformationandassuringthestructurehas

8、greatreparability．SteeI-FRPCompositeBar(SFCB)，w