FRP筋与混凝土粘结性能试验研究

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1、148科技研究城市道桥与防洪2012年l0月第1O期FRP筋与混凝土粘结性能试验研究张永康，高晓明(无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡214072)摘要：进行了FlIP筋与混凝土粘结性能的拉拔试验，试件的破坏形式为FRP筋滑移拔出及FRP筋断裂。试验结果表明，随着FRP筋表面加肋，锚固长度减少，混凝土强度提高，FRP筋与混凝土的平均粘结强度都有了提高。同时，对带肋FRP筋与光圆FRP筋的粘结滑移本构模型进行了分析。关键词：FRP筋；混凝土；拉拔试验；粘结强度；粘结滑移曲线中图分类号：TU502文献标识码：A文章编号：1009-7716(20

2、12)10—0148—04塑料套管锚周{0引言／———一r一?一l}钢筋锈蚀引起的钢筋混凝土结构的破坏是目前土木工程中普遍存在的最主要问题之一。桥梁结构处在暴露的环境中，更容易发生钢筋锈蚀。自—20世纪80年代中期以来，欧美及日本等国开始采图1FRP筋拉拔试件(单位：mm)用FRP筋这种新型材料来代替钢筋，在试验研究和工程应用等方面均取得了较多的成果。随着在试件加载端设置长度不小于5d的塑料套FRP筋混凝土结构的研究和推广，研究FRP筋在筒，以避免混凝土加载端局部受压对试验结果的影混凝土中的粘结性能显得更加重要。响；FRP筋加载端设置锚固钢套

3、筒，长度为250mm，由于FRP筋与钢筋的生产工艺、表面形状和通过灌注结构胶来实现同FRP筋的连接。通过钢力学性能的不同，它们与钢筋混凝土的相互作用套筒的螺纹同拉拔装置的传力杆相连；混凝土立机理和粘结性能存在较大的差异，因此，研究FRP方体的横截面尺寸根据保护层厚度为7d来确定，筋与混凝土的粘结性能是国内外学者皆非常关注混凝土立方体的长度则根据FRP筋锚固长度和塑的课题。国内外对FRP筋与混凝土粘结性能的研料套筒长度之和确定。在试件的自由端将FRP筋究相对较多，也取得了一些研究成果，但以往的研露出2em，用来测量FRP筋的自由端滑移。试件究和

4、试验中考虑因素较多，并且试验条件和试验设计见表1。方法差异较大，所得出的粘结强度试验数据离散拉拔试件使用强度等级为C30及C50的商品性很大，相关理论研究也不完善。本文进行了20混凝土浇筑。试件浇注时，FRP筋水平放置，浇注个FRP筋拉拔试件的试验研究，对FRP筋与混凝面应与FRP筋纵轴平行。另外，每一强度等级的混土的粘结破坏模式、平均粘结强度、粘结一滑移曲凝土浇注3个尺寸为150mmX150mmX150mm的线及粘结滑移模型进行了研究。立方体试块，用来测定混凝土强度。1．2加载方案及测点布置1试验研究本次试验的加载装置见图2。该加载装置由钢

5、1．1试件简介框架、传力杆、钢垫板和螺帽组成，通过钢框架和本次试验设计4组共20个FRP筋拉拔试件钢垫板实现力的平衡。钢框架中有对中孑L，可以避(见图1)。试件设计主要考虑混凝土强度等级、FRP免试件受拉时出现偏心受力。筋埋置长度以及FRP筋种类3个因素。A组、B组所有试件的加载均参照《混凝土结构试验方试件均使用碳纤维筋，试验变化的参数为粘结长度、法标准》(GB5O152—92)进行分级加载。试验中测混凝土强度及FRP筋直径。C组试件使用带肋的玻量各级荷载作用下的自由端滑移值和粘结破坏荷璃纤维筋，D组试件使用光圆玄武岩纤维筋，这两组载，并观察

6、试件破坏形态。在试验中注意对自由端试件用来研究FRP筋种类对粘结性能的影响。开始滑移时的荷载进行记录。测点布置：收稿日期：2012—04—13(1)粘结破坏荷载作者简介：张永康(1987一)，男，山东菏泽人，助理工程师，从事桥梁设计工作。在千斤顶与钢垫板间放置压力传感器量测荷2012年10月第10期城市道桥与防洪科技研究151由光圆FRP筋的拔出试验得出的自由端滑移值与荷载的关系曲线可知，在极限荷载以前，自由端滑移与荷载近似直线关系；在极限荷载以后，粘结力迅速下降。带肋FRP筋在极限荷载以前，随着荷载的增加，自由端滑移由慢到快地增加；在极限荷

7、载以后，粘结力会保持一部分，不会迅速下降。总之，荷载一滑移曲线大致可分为4个阶段：第一阶段是微滑移阶段。当拉力较小时，FRP筋加载端滑移很小，而自由端的滑移量为零。在此自由端滑移／m圈7带肋FRP筋粘结一滑移曲线与BPE模型对比阶段，滑移从加载端慢慢向自由端发展，FRP筋的拉拔力主要通过化学胶着力传递给混凝土。第二阶段是滑移阶段。当加载到初始滑移荷载时，自由端的胶着力发生破坏，开始出现滑移，加载端的滑移加快增长。此后，滑移与荷载进入一段较为短暂的稳定增长阶段，开始呈现非线性状态。此时FRP筋与周围介质之间的摩擦力和机械Bd{雠骥姆撂咬合力是其

8、与周围介质之间粘结力的主要成分，LLn仉光圆FRP筋表面非常光滑，与周围介质之间的摩擦力和机械咬合力均较小，因而粘结力也小；带肋目由端糟移／叩mFRP筋在与周围介质