大直径GFRP筋拉伸性能试验方法研究.pdf

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1、工程测量与检测器EngineeringSurvey&Detection大直径GFRP筋拉伸性能试验方法研究孙小军1．陈阳利2顾兴宇2(1．南京市市政工程建设处，江苏南京210029；2．东南大学交通学院，江苏南京210096)摘要：总结分析了目前大直径GFRP筋拉伸试验方法的不足，包括端部锚固方法不尽合理，有效长度和锚固长度的选取不统一等。研究提出了一套可靠可行的改进方法，并通过室内试验进行了验证；测试了大直径GFRP筋的极限抗拉强度、弹性模量及延伸率等主要力学性能指标。结果表明，新的端部锚同以及室内加载措施能满足大直径筋材性能试验的要求，大直径GFRP筋的极限抗拉强度较小

2、直径GFRP筋降低明显，最大的接近50％，且弹性模量变化不大。关键词：GFRP筋；拉伸试验；有效长度；锚固长度中图分类号：TU599文献标志码：B文章编号：1009—7767(2013)05—0137—03StudyontheTestMethodofTensilePropertiesofGFRPRebarSunXiaojun，ChenYangli，GuXingyu玻璃纤维增强螺纹筋材(GFRPrebar)是一种新型材料，因具有良好的抗腐蚀性，耐久性好，其抗拉强度高于一般钢筋，自重轻(只有钢筋质量的20％～25％)，低松弛性，荷载损失小⋯等优点已被广泛使用。GFRP筋南于其相

3、对低廉的价格，较早受到了工程界的关注，特别在海洋环境以及需要使用除冰盐地区的桥梁、公路、混凝土加固等工程中也越来越多地得到了应用。近年来有关GFRP筋性能的研究大部分以小直径为主。其原因主要是该材料很容易在锚固端发生滑移或破坏。而现有的试验设备一般难以直接对大直径GFRP筋进行拉伸性能试验。目前，国内类似试验研究较少，相关参考文献也较少。有学者通过小直径筋材力学参数a)压制式钢套筒锚具结果进行回归分析来预估大直径筋材的力学性能阻3‘，但由于GFRP筋拉伸力学性能具有尺寸效应f4】，所以这种间接数据的可靠性值得商榷。大直径GFRP筋在工程中具有广阔的应用场所，如基坑支护和隧道

4、工程中经常用025和028的GFRP筋作为锚杆，因此有必要对大直径GFRP筋的拉伸力学性能试验方法进行研究。1大直径GFRP筋试验方法存在的不足1)端部锚固方法不尽合理。GFRP筋呈各向异性，抗拉强度高，抗压、抗剪强度低。在进行GFRP筋拉伸试验时，为解决这个问题，需要在端部对筋材进行一定的保护，常见的GFRP筋端部锚固方法见图1。忒三～一．．零冬。lIl，ll／—————r—一＼r“150500b)注胶式无缝钢管锚具C)哑铃状试件图1常见的锚固方式徐新生等人[5】采用金属筒在GFRP筋试件端部通过施加合理的压紧力与筋材连接，而不采用任何黏结剂。纤维筋没有明显的塑性，挤压过

5、程中挤压力过大GFRP筋会受到损伤发生端部破坏，挤压力过小则发生端部滑脱，不易被控制。张杰[6]、周继凯【7]等人使用无缝钢管在GFRP筋端部用黏结剂将GFRP筋与钢管黏结在一起．然后将钢管锚具夹在试验机夹头上进行试验。该方法对于小直径筋材基本上不产生端部滑移，试验结果良好，但对于大直径筋材(直径≥20mm)，由于极限荷载较大，筋材与钢管之间、钢管和夹头之间均会有一定的滑移甚至滑脱从而影响试验结果，并有一定的危险性。2013牟5期(9一)第31卷啼荭故衣137器工程测量与检测EngineeringSurvey&Detection由于钢管锚具的局限性，有些学者将大直径GFRP

6、材料试件加工成“哑铃”形状的小直径试件进行拉伸试验[8J，然后将试验结果直接换算成原材料的力学性能值。该方法由于加工过程中会产生“弱”纤维，所以与GFRP筋的真实力学性能不太相符【91。2)有效长度和锚固长度不统一。测试试件的长度包括两端锚固长度和有效长度，但是对各段长度的要求目前国内外规范没有统一标准。其中：GB／T13096—2008<<拉挤玻璃纤维增强塑料杆力学性能试验方法》采用V形切口和哑铃状试件测定GFRP筋力学性能，对大直径筋材需进行换算．但大量试验表明其结果不够准确；MT／T1061—2008《树脂锚杆玻璃纤维增强塑料杆体及附件》则规定有效长度800mm、锚同

7、长度300mm；DB44／T497—2008((土木工程用玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋》规定试件的长度为试件锚固端(200～300mill)与30倍的杆体直径长度之和：周继凯17

8、通过试验发现有效长度为30D(D为GFRP筋直径)时的强度与10D、20D和40D相比，强度差值分别达到14．5％、5．1％和3．5％，因此建议有效长度取30～40D，锚同总长度大约可取35D；美国标准ACl440规定测试端长度(有效长度)不小于100mm或者40D。综合以上各标准，笔者认为为了消除尺寸效应对试验结果造成的影响，有效